2017年6月，負責計算機內存技術標準的組織JEDEC宣稱，下一代內存標準DDR5將亮相，并預計在2018年完成最終的標準制定。
2020年7月，JEDEC協會正式公布了DDR5標準，起步4800MHz，未來可以達到6400MHz。
從此DDR5開始進入大廠研發和量產的舞臺。Yole Group做出預測指出，DDR5的廣泛采用應該會從2022年的服務器開始，手機、筆記本電腦和PC等主流市場則是2023年開始廣泛采用DDR5。
今年下半年半導體行業開始經歷陣痛，大廠財報叫苦連連，被稱為半導體行業風向標的存儲也價格一跌再跌。然而同時在2022年下旬，陸續有許多邊緣運算方案供應商推出了以DDR5為主要運算核心的次世代系統，可以預料以DDR5為新主流電腦市場的競賽，儼然將于2022年底正式展開。
DDR5，是寒冬里的第一束光嗎？
01
亟需救援
三星電子、SK海力士和美光，正在減產、應對庫存問題、節約資本開支，并推遲先進技術的進展，以應對存儲器需求的疲軟態勢。存儲器是半導體市場占比的最高分支，2021年市場空間大約1600億美元，也在電子產品中隨處可見，它是一項標準化的產品，在國際市場上發展得很成熟，產業隨庫存、需求、產能的變化具有明顯的周期性，廠商的生產和盈利情況隨行業周期性波動而劇烈變動。
根據TrendForce集邦咨詢研究顯示，2022年閃存（NAND）市場的增長率只有23．2％，這達到近8年來最低增長數值；內存（DRAM）的增長率僅有19％，并預計在2023年進一步降至14．1％。 市場的供過于求強烈推動了下行周期，這也是DRAM和NAND低價的主要原因。2021年廠商們在擴產方面較為樂觀，NAND和DRAM還供不應求，隨著需求端在2022年開始下降，行情進入供過于求。
SK海力士在三季度財報中說，DRAM和NAND產品需求低迷，銷量和價格雙雙下降。SK海力士在三季度財報會上表示，為優化成本，公司在三季度努力提高新品的銷售比例和良率，但是大幅降價超過了降低的成本，營業利潤也有所下降。
三星電子、SK海力士、美光三家廠商內存的產出量在今年僅保持了12－13％的增長。2023年，三星電子的產出量還將減少8％，SK海力士減少6．6％，美光減少4．3％。
大廠在資本支出、擴產方面行為謹慎。SK海力士表示，明年資本開支將同比減少50％以上，今年的投資預計在10－20萬億韓元左右。美光也稱會大幅削減2023財年的資本支出，并降低制造廠的利用率。
02
DDR5是曙光嗎？
DDR4在約10年的時間里一直是DRAM的主力產品。不過，業界預測今年將是DDR5的預熱年，而從明年開始，DDR5滲透率將大幅提升。
相比DDR4的優勢
實際上早在2016年，美光就曾發布關于DDR5內存的相關信息。從美光當時公布的文件來看，DDR5內存將從8GB容量起步，最高可達單條32GB，I／O帶寬能達到3．2－6．4Gbps，同時電壓1．1V，內存帶寬將為DDR4內存的兩倍。此外，美光當時還在芯片論壇上表示DDR5內存將從3200MHz起步，主流內存頻率可達6400MHz。從已經公布的產品情況來看，當時美光的預測偏差不大。目前已經亮相的DDR5內存大多是4800MHz，但廠商也并未表示不會出3200MHz系列。同時，據公開數據顯示，在主板開啟XMP超頻的話，內存頻率可達8400MHz。在官方介紹中，針對DDR5和DDR4內存的一些硬性指標進行了對比。與上一代產品DDR4相比，DDR5提供2個獨立子通道，速度（帶寬）快約2倍，同時額定電壓為1．1V，低于DDR4（1．2V），耗電降低約20％。
事實上，DDR5模塊與DDR4模塊之間的一個關鍵區別就是前者存在子通道。一個標準的DDR5模塊有兩個獨立的子通道，每個子通道最多有兩個物理軟件包級別。每個DRAM包都可以在主／次拓撲中配置，以實現增加密度的額外邏輯級別。正因為如此，內存的并發性在DDR4的基礎上提升了一倍，信號能夠更完整高效地傳遞。DDR5DIMM新架構提高了并發性，并使系統中可用的內存通道增加了一倍，從而實現內存性能的提升。
根據已經公開的資料顯示，在優化DDR5 DRAM內核運算能力上，DDR5內存增加了內置糾錯碼（ECC），全面實現數據糾錯能力，進一步提高數據完整性，同時也緩解了系統錯誤校正負擔并充分利用DRAM讀寫的高效機制。同時，有的DDR5品牌在研發時還加入了SAME－BANK Refresh（同步刷新）功能。此命令允許刷新每個BG中的一個Bank，使所有其他Bank保持打開狀態以繼續正常操作。
相較于DDR4，DDR5的劣勢約可整理為以下兩方面：
溫度：因DDR5是以極高速運轉，因此須留意系統機構散熱，避免IC和電源管理IC溫度過高；
價格：隨著規格提升，DDR5價格也較DDR4高出逾50％，可能成為企業的阻礙。但如前所述，包括5G、機器學習（ML）等各類進階應用中，DDR5的整體效能、規格的提升，對相關企業來說仍具一定優勢與吸引力。
03
大廠押注
三星奪取 DDR5 內存芯片新陣地
在DRAM這個重要的存儲芯片細分領域，三星、SK海力士和美光是當之無愧的佼佼者。研究機構ICInsights的數據顯示，2021年三大廠商共占據DRAM市場94％的份額。具體來說，三星作為DRAM市場的第一大企業，坐擁43％的市場份額；三星的“韓國同胞”SK海力士則占據28％的市場份額；美光強勁的發展態勢同樣引人注目，目前占據23％的DRAM市場份額。DDR5作為一種正在開發的高帶寬電腦存儲器規格，目前在DRAM市場受到的關注度越來越高，或許會成為三家廠商提升自身市場競爭力的關鍵點之一。
據了解，與DDR4相比，DDR5將提供兩倍以上的有效帶寬，有助于緩解每個核心的帶寬緊張，進一步推動CPU內核數量的增加，使計算能力逐年提高。
事實上，三大廠商在2021年下半年就陸續宣布量產DDR5產品。三星作為DRAM市場中市占率第一的廠商，自然不會錯過這一發展機會。2021年，面向DDR5模塊，三星選擇幫助數據中心、企業服務器和PC應用程序充分利用DDR5性能，以完成高要求、高內存密集型任務。2021年5月18日，三星宣布推出集成能源管理電路（PMIC）——S2FPD01、S2FPD02和S2FPC01，用于DDR5雙列直插式存儲模塊（DIMM）。
現階段，三星正在與AMD共同研發單條容量達512GB、甚至1TB的DDR5內存產品。三星在與AMD的探討中，找到了DDR5DRAM的研發新方向，能夠將內存核心容量提高到32Gb，將堆棧層數提升至8H，多種技術之下可以實現32Gb、3DS、8H堆棧，使系統內存容量可提升至32TB。
SK 海力士競爭籌碼
SK海力士在DRAM市場占據28％的市場份額，對于DDR5同樣勢在必得。單從時間節點來看，SK海力士在DDR5市場先聲奪人，于2021年10月推出了全球首款DDR5產品，發布產品的時間節點略微領先其他兩個廠商。
近期，SK海力士宣布，已經開發出了首款基于DDR5DRAM的CXL存儲器樣品。SK海力士方面表示，基于PCIe的CXL是為了高效使用CPU、GPU、加速器、存儲器等而開發的全新規范化接口。SK海力士開發的首款CXL存儲器是采用最新技術節點1anm DDR5 24Gb的96GB產品。SK海力士預計將在近期的全球性半導體活動中推出實物產品，明年開始批量生產。
對于SK海力士而言，EUV光刻也是重要的競爭籌碼。此前，DRAM生產大多不需要先進工藝去完成，而是采用成熟的制程節點，涉及的元器件數量較少。三星作為第一個“吃螃蟹的人”，讓DRAM的技術進入了新紀元，SK海力士作為三星的勁敵，自然不會落后，在2021年2月完成了首個用于DRAM的EUV晶圓廠M16，正式引入了EUV光刻設備。2021年7月，SK海力士宣布量產了1anm工藝的8千兆的LPDDR4 EUV DRAM。9月1日消息，SK海力士將與JSR聯合研制DRAMEUV光刻膠，以推動實現EUV用金屬氧化物PR的應用，確保自身內存技術領先。
“存儲器產品工藝制程不斷演進，已經進入10nm級階段。隨著產品對性能、功耗等要求的提升，技術演進將需要借助EUV光刻機來進行探索。”在產能擴張方面，SK海力士目前正基本按照計劃推進。今年支出約21萬億韓元以建設DRAM和NAND產能。9月6日， SK海力士將在韓國忠北清州市建設新半導體生產工廠M15X。據悉，M15X將于今年10月動工，預計2025年年初竣工，決定在今后5年內投資約15萬億韓元。對此，SK海力士副會長樸正浩表示，M15X的開建將成為公司奠定未來成長基礎的第一步。
美光表現強勁
美光科技CEOSanjayMerotra在8月29日宣布，將向企業銷售服務器用DDR5 DRAM。據美光方面介紹，其DDR5產品傳輸速率可達4800MT／s，比現有DDR4快約1．87倍，系統性能提升高達85％。與DDR4相比，CPU運算性能有所提高，人工智能、高性能計算等性能也可以最大化。比起三星和SK海力士，美光在EUV光刻的使用方面起步稍晚。或許是三星和SK海力士對于EUV光刻的追逐給美光帶來了一定壓力，美光如今也將EUV光刻技術用于DRAM發展。據了解，美光計劃從2024年開始，將EUV納入DRAM開發路線圖。
今年5月26日，美光表示在中國臺灣中科新廠啟用后，將導入最先進的EUV設備生產1αnm DRAM制程。美光在增加產能方面同樣采取了相應舉措。9月1日，美光科技宣布，計劃于2030年之前投資150億美元，在美國愛達荷州博伊西（Boise）建造一座新的尖端存儲器制造廠。存儲器產品屬于大宗集成電路通用產品，標準性較高，重復性生產比例高。TrendForce集邦咨詢分析師吳雅婷表示，因為制程改進能造就的供給端位元增長空間有限，所以三大原廠可事先備好新工廠的建置。DDR5作為DRAM的新一代產品，各家新產品在速率、效能等各方面相較于DDR4都有明顯提升。
在產品單價、產能達到需求，英特爾和 AMD 等廠商的積極應用推動下，DDR5 將會取代 DDR4 成為 DRAM 的主流產品，可能會成為第一寒冬里的第一束光。
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