随着智慧型手机和媒体平板装置大量传输数据的应用趋势,行动DRAM(Mobile DRAM)的需求也为之水涨船高。同时,行动DRAM记忆体的发展样貌正在改变当中,LPDDR2的出货量很有机会在今年底前取代LPDDR1,成为行动DRAM的主流记忆体规格。但其他新兴技术急起直追的态势,也值得密切注意。
大厂重心转移 Mobile DRAM成长惊人
由于智慧型手机、数位相机、可携式媒体播放器、可携式游戏机、平板装置和其他消费电子产品的庞大驱动力,行动DRAM的出货量和记忆容量也不断攀升。苹果iPhone 4的行动DRAM容量已有512MB,而宏达电的Desire HD更达到768MB。而iPad的行动DRAM容量则有256MB,三星的Galaxy Tab也有512MB。根据市调机构Gartner预估,今年媒体平板装置平均行动DRAM容量为507MB,而智慧手机平均容量为279MB,明年可提高到392MB。iSuppli则是预估,今年Mobile DRAM的成长率将达到71%,出货量可达29亿GB,2015年此一数字更将突破205亿GB,比起2010年的17亿GB大幅成长12倍之多。
行动DRAM市场今年可望继续呈现活络的态势。 2010年全球DRAM市场规模为391亿美元,行动装置相关应用就占14%,达到55亿美元。目前包括三星、海力士、尔必达、美光、南科及华亚科、华邦、茂德等均投入行动DRAM领域。尔必达已将重心从标准型DRAM转向Mobile DRAM,后者营收已占整体DRAM营收50%以上;尔必达合作伙伴瑞晶今年第3季可望取得技转,首度量产Mobile DRAM,并导入30奈米制程。华邦则是锁定中低阶容量的虚拟SRAM产品区间,南科则已经推出Mobile LPDDR和LPDDR2样品。
LPDDR2后势看涨?效能和低功耗有待突破
不同于标准DRAM产品,行动DRAM更着重于降低功耗、减少散热以及缩小空间等关键功能和特性。行动DRAM是透过自动温度补偿自更新TCSR(Temperature Compensated Self Refresh)、记忆体阵列进行自更新PASR(Partial Array Self Refresh)和深度休眠DPD(Deep Power Down)等技术,来达到省电降低功耗的效果。行动DRAM并没有标准规格,主要包括低功耗DRAM和虚拟DRAM(Pseudo SRAM)。虚拟SRAM整合DRAM核心和SRAM介面,晶片内含refresh电路设计、与传统SRAM相容,可直接替代SRAM,容量更高、尺寸更轻薄、价格更便宜。
现在Mobile DRAM已朝向DDR 2制程演进。根据iSuppli预估,今年LPDDR2将成为在行动DRAM领域占主导地位的热门技术,预计在第2季之前,将可占行动DRAM市场40%的市占率。预计到第4季时,在媒体平板装置的带动下,LPDDR2可望超越LPDDR1,市占率将达58%。
LPDDR2的资料传输率可达8.5Gb/s,工作时脉可达1066MHz,相较于LPDDR1无疑是更为优秀的效能表现。三星最近就公布新款采用30奈米制程、工作时脉可达1066MHz、传输速率可达8GB/s的LPDDR2,功耗可降低25%、厚度只有0.8公厘,储存容量可达1~2GB等级,已在3月底量产。三星最新款LPDDR2将直接威胁其他竞争对手在智慧手机和媒体平板装置的生存空间。
尽管LPDDR2相对适用于手机和平板装置,但是功耗和传输频宽依旧是备受关注的核心。业界所希望的资料传输率要能达到12.8GB/s的水准,才能支援未来的智慧手机产品。 LPDDR2的工作时脉势必要更往上提升,但这对于LPDDR2来说,可行性并不高,效能已经面临天花板局限。此外在功耗上,LPDDR2也有尚待克服的挑战。 iSuppli举例指出,当系统在1.2V工作电压下运作时,相较于LPDDR1,LPDDR2在每单位资料传输可省下大约50%的功耗。不过未来当行动装置以10倍的单位资料传输运作时,LPDDR2所能省下的功耗就变得很少。
谁是取代LPDDR2的大赢家?
因此,其他可替代LPDDR2的新兴行动DRAM技术继续被市场所关注,这包括Rambus主抓的Mobile XDR;还有SPMT协会所主导、强调专利免费的SPMT(Serial Port Memory Technology)介面规格;以及Wide I /O、LPDDR3和DDR4等。推动SPMT介面的大厂包括三星、Silicon Image、安谋(ARM)、海力士、LG、迈威尔(Marvell)等。
这五大新兴技术都强调具备比LPDDR2更低的功耗特性,传输速率也几乎可达到12.8Gb/s的等级。除了Mobile XDR之外,其他新兴技术不用专利费用,3月初Toshiba已经取得Rambus长达5年的Mobile XDR专利授权。 Mobile XDR和SPMT短期内可进入商业化阶段,LPDDR3的规格则尚未底定,至于DDR4要到2013年才会有具体的成果出现,LPDDR3和DDR4都不能采用LPDDR2的内核,也与既有的记忆体测试流程不相容。
至于Wide I/O宣称可直接在矽晶层连结DRAM内核的特性。三星电子在3月初宣布采用50奈米技术开发出Wide I/O介面的行动DRAM样品,传输速率可达12.8Gb/s,功耗更可大幅降低87%,同时预计到2013年,三星可开发出20奈米制程、4GB封装容量的Wide I/O行动DRAM样品。 Mobile XDR和Wide I/O后来居上的气势,不容小觑。
可取代LPDDR2的行动DRAM选项特性比较表<资料来源:HIS iSuppli Research,2011年3月>
特性 |
Mobile DXR |
SPMT |
Wide I/O |
LPDDR3 |
DDR4 |
能不能与既有测试流程相容? |
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可否使用既有LPDDR2内核? |
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○ |
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可否达到12.8GB/s传输速率? |
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功耗是否比LPDDR2更低? |
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是否采用标准封装? |
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专利是否免费? |
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近期可否进入商业化阶段? |
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是降低成本的解决方案? |
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