DDR隐退DDR2意气风发 2006内存技术发展动态

http://www.sina.com.cn 2006年12月13日 14:53 天极yesky

姑苏飘雪　前言：

　　长久以来CPU对计算机的性能起着决定性的作用，但同时内存也是不可或缺的，它肩负着为处理器的高速运算提供数据资料中转、暂存的重任，再快的CPU没有适合的高速内存配合，实力也要大打折扣，所以说内存是系统性能和稳定性的关键部件绝不为过。

　　随着技术的进步，内存的规格也在不断的发生着变化，从以前的SDRAM、RDRAM、DDR SDRAM到当前火爆的DDR2……2006年内存市场也是异常活跃，DDR的“隐退”，DDR2内存的“意气风发”，微软新系统的出现使1G内存容量正在逐渐成为主流，人们需求的增长和客观技术因素的存在带来市场的激烈动荡，我们将从多方面来详尽阐述2006年内存的技术发展动态……

一、2006年，DDR2内存苦尽甘来！

　　2006年关于内存讨论最多的话题就是DDR2。虽然英特尔在04年就开始对DDR2内存进行了支持，不过由于当时DDR2在技术及性能上仍不太完善，特别当时广受玩家追捧的AMD的Athlon64处理器仍然对DDR进行鼎力支持，使得DDR2在市场上并没有取得成功。而在今年AMD全面引入对DDR2内存的支持及新一代芯片组放弃了DDR，DDR2内存也因此迅速进入了大家的视野。

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　　DDR2内存由于每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据(即2倍于DDR内存的预读能力)，所以频率上再次翻一翻，拥有更大的内存带宽。成为了市场的新宠DDR2内存相比DDR除了频率的改变外，还有许多实用的改进。DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式，提供了更为良好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。而且DDR2的工作电压降低到1.8V，因此功耗和发热量也有明显的改善。

　　然而，DDR2的变化也不全部在优点方面，其中尤为明显的问题是DDR2的内存延时要慢于DDR，这也是即便是DDR2 667的性能并不比DDR400提升多少的原因。不过，这些问题已经在新一代DDR2内存中得到改到。

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AM2 Athlon64对DDR2的普及功不可没！

　　今年，DDR2之所以得到快速发展，主要是因为无论Intel还是AMD，两大处理器公司所使用的新处理器核心都明显转向支持DDR2模式的方向发展。DDR2内存在2006年市场发展方面分为两个阶段。第一阶段是年初到5月份，这时候DDR2产能和库存已经具备一定规模，而且AMD平台已经正式引入对DDR2的支持，大量供货的还是以DDR2 533/DDR2 667居多，但由于AMD旧款处理器及DDR内存的在市场上存量仍不少，降价消货过程对DDR2发展有一定负面的影响。

　　第二阶段是，6月份至年末，此时原来库存的老版Athlon64已经销化得差不多了，而且支持DDR2 800的AM2 Athlon64 X2的出现、英特尔P D处理器大幅降价及扣肉处理器、965芯片组上市，都大大刺激了市场对DDR2内存需求。特别是新一代DDR2内存在延迟、功耗方面都有较大改进，结合新一代处理器超频性能的提升，玩家对高规格内存的要求越来越高，市场供货量开始向DDR2 667DDR2 800过渡，此时DDR已经基本退出主流市场。

　　同时全球各内存颗粒供货商也开足产能、纷纷跟进DDR2市场，使得DDR2模组的价格在年初进一步下调，DDR2市场开始走向良性循环阶段，目前主流的DDR2-533品牌内存价格已经低过同容量的DDR内存，同时更高性能的DDR2 667和DDR2 800也以比较合理的价格出现在市场上，DDR2 高频率的优势开始真正发挥出来。此时，DDR2 才真正的迎来了属于自己的光辉岁月，这要比业界的预估足足晚上了一年之久。

二、1GB成标配，2GB容量不算多！

　　相当长的一段时间512MB内存成为了理想的内存容量，能够保证在WinXP下流畅的运行许多的游戏。然而随着各种大型游戏的胃口越来越大，512MB很快就沦落为了入门级。而到了如今，各种大型游戏和应用软件的出现也给1GB内存带来了机会，今年1GB内存已经摆脱了其贵为奢侈品的阴影。

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新一代Windows Vista操作系统成了内存杀手！

　　如今大型3D游戏的推陈出新，对电脑配置的要求也进一步提高。虽然显卡对游戏运行有一定影响，不过真正决定游戏流畅运行的关键还是内存。由于1GB内存能让处理器、网卡在运算和交换信息的过程中不必频繁访问硬盘，因此游戏的运行速度能够大幅度提高，从而确保了游戏的流畅运行，可见1GB内存对于玩家来说是非常必要的。

　　除此之外，不仅仅是游戏需要1GB的内存，如象CAD一样的一些大型图形设计软件也需要大容量的内存做支持，这时2GB内存更是最佳选择。当然，以Vista为首的内存消耗派游戏也在为内存G时代的普及推波助澜。好多朋友已经体验过Windows Vista带来的视觉震撼，1GB内存的运行效率已经苦不堪言。这也使得越来越多有条件的朋友已经在向2GB水准看齐了。

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　　金士顿DDR2 667 1GB内存，采用双面16内存颗粒规格设计，PCB为公版设计，整体做工中规中矩，内存采用“ELPIDA(尔必达)”颗粒，工作频率为DDR2-667，工作电压1.8V，内存时序(SPD timings)为5-5-5-15，完全按照JEDEC标准延迟周期设计，针脚数为240PIN，采用DDR2-DIMM接口规范。SPD芯片放在了中央位置，产品规格标签分成两部标贴于左右两侧。

　　除了新系统、游戏、应用对内存容量提升更高要求外，今年的内存价格走势对1GB内存走向主流化也起到了很大的作用。记得在1GB内存刚刚问世时，高昂的价格使其只能在实验室的硬件测试平台上得到应用，而今1GB内存产品价格的大幅度下跌，早已摆脱了其贵为奢侈品的阴影。

　　从目前的市场情况来看，1GB容量单条内存的价格全面低于512MB双条的价格，而且由于DDR2在单通道下的带宽已经可以满足当前处理器的需要，因此1GB容量内存的性价比确实更具优势。特别是对于内存插槽仅有两个的主板来说，搭配1GB容量内存就更加势在必行，不仅有利于升级，而且整体成本更具优势。

　　值得一提的是，今年三星已经量产80nm制程1Gbit DDR2内存颗粒。现有的1Gbit内存芯片都在90nm下制造，80nm由于尺寸的减小，成本及售价也会降低。由于1Gbit内存颗粒通常会16颗一起组成2GB容量内存条，一次此举即将导致市场2GB和4GB内存条的售价下跌，三星预计1Gbit颗粒市场占有率会从现在的8%提升到2008年的36%。

三、伴随新平台的推出，DDR2规格不断升级

　　对于硬件玩家们来说，在容量不再成为系统瓶颈的时候，他们更多追求高频率低延迟的高性能内存。因此今年，高频DDR2内存也成了今年内存市场的热点，而AMD 在2006年推出的一系列新制程的 AM2 Athlon64系列处理器及英特尔最新的扣对此贡献颇多。

　　众所周知，AM2 Athlon64一开始就支持DDR2 800内存，为了能够配合超频性不错的Athlon64同步上到300MHz甚至更高外频，直接导致了玩家们对极品内存的需求量大增。而且英特尔扣肉的不俗的超频性及965主板对DDR2 800的正式支持，更大大刺激了市场对高频内存的需求。

　　因此，厂商们也都闻风而动，推出了一大批高频的DDR2 800、DDR2 1000内存产品，而且规格更高的海盗船PC2-8888(1111MHz)内存及OCZ PC2-9000(1120MHz)内存也已经出现。这都成为今年DDR2内存市场为数不多的一个亮点。其中，在高频DDR2内存中，又以超频性不错的海力士的C5、C3内存颗粒、美光的FBGA D9内存颗粒最受玩家们欢迎。

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美光D9内存颗粒

　　对于DDR2 1000之类高频内存，目前还有一些问题，由于频率的提高，有些设计要进行一些调整，不能延用低频DDR2的设计，所以相关规范要推迟一段时间至2007年。由此可见，目前一些超频厂商所推出的DDR2 1000并没有相关标准支持。针对这个问题，一些芯片组厂商为了让高频内存能更好的在自家产品上运行，专门推出了自家的认证标准，这里面又以NVIDIA的SLI-Ready 认证为代表，通过SLI-Ready 认证的内存需要支持EPP技术。

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　　EPP全称为：Enhanced Performance Profiles。由nVidia与Corsair共同制定其规范，该规范是一个开放的标准，已经被JEDEC电子元件联合会所接受，未来将会有越来越多的内存品牌生产相应的产品。

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　　EPP内存实际上是在SPD值的基础上进行扩展，由内存生产厂商直接在内存SPD值中加入多组最适合nForce 590 SLI芯片组的超频参数值，以便挖掘内存和整个系统的潜力。这样做的好处在于可以简化玩家在内存超频时的繁琐试验，直接将内存的性能提升到已经经过内存厂商验证的一个稳定超频值。每一对支持EPP功能的内存都有自己独特的EPP设定。当使用EPP内存时，必须在主板BIOS的SLI-Ready Memory configuration选项中对其进行选择，才能达到最佳性能。这主要是为了指定一个特定的EPP内存频率。

部分通过SLI-Ready认证的内存
频率	延迟	厂商	型号	存储量
1142MHz	5-5-5-15 2T	Corsair	TWIN2X2048-9136C5DF	2GB
1111MHz	4-4-4-12 2T	Corsair	TWIN2X2048-8888C4DF	2GB
1066MHz	4-5-5-15 2T	OCZ	OCZ2N10662GK	2GB
	4-5-5-15 2T	OCZ	OCZ2N10661G	1GB
	5-5-5-15 2T	Corsair	TWIN2X2048-8500C5D	2GB
	5-5-5-15 2T	Corsair	TWIN2X2048-8500C5	2GB
	5-5-5-15 2T	Kingston	KHX8500D2K2/1G	1GB
	5-5-5-15 2T	OCZ	OCZ2N1066SR2GK	2GB
	5-5-5-15 2T	OCZ	OCZ2N1066SR1G	1GB
900MHz	4-4-3-15 2T	OCZ	OCZ2N900SR2GK	2GB
	4-4-3-15 2T	OCZ	OCZ2N900SR1G	1GB
	4-4-3-15 2T	OCZ	OCZ2N9002GK	2GB
	4-4-3-15 2T	OCZ	OCZ2N9001G	1GB
800MHz	3-4-3-9 2T	Corsair	TWIN2X2048-6400C3DF	2GB
	4-4-4-12 2T	Corsair	TWIN2X2048-6400C4D	2GB
	4-4-4-12 2T	Crucial	BL2KIT12864AL804	2GB
	4-4-4-12 2T	Crucial	BL12864AL804	1GB
	4-4-4-12 2T	Crucial	BL2KIT12864AA804	2GB
	4-4-4-12 2T	Crucial	BL2KIT6464AA804	1GB
	4-4-4-12 2T	Crucial	BL12864AA804	1GB
	4-4-4-12 2T	Crucial	BL6464AA804	512MB
	4-4-4-12 2T	Kingston	KHX6400D2LLK2/2GN	2GB
	4-4-4-12 2T	Kingston	KHX6400D2LLK2/1GN	1GB
	4-4-4-12 2T	Patriot	PDC22G6400LLK	2GB

四、80nm制程，带领DDR2内存向更高频率、更低成本发展

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　　目前，采用65nm制程的Conroe处理器早已量产，但此前内存生产工艺还停留在90nm上。由于今年DDR2已经快速往更高频率方面增长，内存功耗也水高船涨，这使得内存引入更精密的生产工艺势在必行。今年已经有不少内存颗粒厂商，比如三星、海力士，将产品转移至80nm工艺生产上。

　　更精密的制作工艺使得芯片的制造成本得以下降，数据显示，使用80nm工艺的内存颗粒的封装尺寸比90nm工艺的内存颗粒小36%，因此能够在同样大小的晶圆上制造出更多的芯片，每颗芯片的制作成本下降20％，进一步降低内存颗粒的生产成本。同样的，新的制造工艺，同样会降低产品的能耗。线长的缩短，使得驱动电流减弱，从而降低整体的工作电流，间接让Cmos电路的功耗降低，从而更有利于提升内存的工作频率。

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　　三星基于80nm制造工艺的1GB DDR2内存颗粒，采用了被称为三维晶体管技术—凹道排列晶体管(RCAT)的3D构架技术，由此减小了晶体管体积，进而增加了更高内存密度下的集成度。

　　不过，内存颗粒厂商并没有因此而停止引入更先进的生产技术。有消息说，南韩内存大厂海力士(Hynix)在66纳米制程技术的DRAM研发进度几近于完成阶段，进度超过其对手全球最大内存厂三星电子(Samsung Electronics)，目前2家公司都有采用80纳米制程技术产制DRAM，而三星则电子积极开发70纳米制程技术，海力士则是转往与65纳米接近的66纳米制程技术开发。这是海力士首度在研发竞赛上领先三星。

　　海力士采用66纳米制程技术打造的1Gb容量DRAM芯片已经产制出样品，将是目前产制DRAM技术中最细致的制程。三星与海力士过去一向存在着一道技术鸿沟，但近年2家公司的研发差距转小，三星电子在2005年就开始发展70纳米制程技术。

　　其实早在2006年7月，三星电子已经能够量产60纳米制程的NAND型Flash，但在DRAM的量产上还只能运用到80纳米制程，其70纳米制程技术虽然已经开发，但尚未确定量产时程。毕竟DRAM的先进制程虽然可以降低成本并提高产量，耗电与效率都会有改善，但要完全产制顺遂，仍待业界努力。

五、内存制造引入无铅工艺，更环保

　　随着信息时代的到来，电子产品层出不穷，这些电子产品在造福人类的同时，也日益污染人类的身体健康和生态环境,而且电脑真正的对人类健康最大的危害却是隐性的，很难察觉，也很少被提及，这就是重金属污染，其中在种种重金属当中，铅是首当其冲的危害源！因此，在全球推崇环保的今天，今年越来越多的内存模块厂商在自家产品之上开始引入无铅制造技术。

　　那么何谓“无铅”生产技术呢？现在的板卡设备上的芯片，都是通过芯片的封装下面的小焊点和PCB板连接的。这些小焊点传统上是用铅的，而、“无铅”技术则是使用一种锡，银，铜的合成物来取代铅。不过，从有铅产品转到无铅产品是个复杂的过程，影响到所有的电子器件供应商，并带来许多供应链、无铅制程和可靠性方面的挑战，它要求用基于无铅的材料替代过去使用的富含铅的焊料和装配过程中用到的有铅材料。

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　　需要说明的是，无铅技术带来的并不全是革命性的转变，这点是用户所应该搞清楚的。在一定程度上，它还是属于一个“发展”技术。也就是说无铅技术是从现有的含铅SMT技术上发展而来的。自有SMT技术时代开始，快速扩张的用户市场，使工业界已经认识到“革命”式改变的害处，所以在研究开发新技术时总千方百计的使其保留相当程度的旧方法。具备较多的“发展性”当然是件好事，表示我们可以更好的利用以往的经验，然而对于无铅技术来说，这却也非简单。

　　在SMT的发展过程中，我们已经有经历过几次影响较大的“发展”经验，例如栅阵排列焊端技术(BGA)、Flip-Chip等等。有些用户可能对于这些技术带来的挑战还记忆犹新。但无铅技术的到来，和以前的几个技术相比之下，其难度和挑战绝对是有过之而无不及。在无铅工艺中，焊接材料的选择是最具挑战性的。因为对于无铅焊接工艺来说，无铅焊料、焊膏、助焊剂等材料的选择是最关键的，也是最困难的。

　　为了让最终用户在对电子产品是否采用无铅工艺辨别时有个衡量的标准，JEDEC标准JESD97对标识、符号、识别无铅组装的标签、组件和器件都有较为详细的规定，要求在内包装和外包装盒上都要打上标签，明确显示包装内的产品符合RoHS指令，或者说是无铅的。JEDEC JESD97对此进行了如下的规定。这使最终用户能够很容易地判定产品是否采用无铅制程，无须再参考其他文件。

　　有了这些信息，再加上特殊的部件编号、无铅符号和认证结果，有助于实现向RoHS的转换。对任何生产商来说，无铅计划的一个主要部分就是搞清楚每个供货商的部件编号和标注的标准。目前，宇瞻、威刚等内存模块厂商已经推出了采用无铅工艺的内存模块产品。

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　　Apacer DDR2-800 1GB，属于non-ECC unbuffered 240pin 1024MB DDR2 SDRAM型DDR2-800，双rank配置16枚内存芯片，非ECC模组型PCB设计，继承一向的墨绿清秀外观，整体做工用料都非常到位。Apacer风格标签明示这款模组的制造工艺和用料不含铅，其上提供基本的容量、速度和CAS延迟标注，每根模组有数字唯一的P/N产品编号。在内存颗粒方面，内存模组使用了来自Samsung的内存芯片，512Mbit规格，64Mx8组织方式，整个模组的位宽是64bit，默认频率为800MHz。

六、DDR2的下一代接班人—DDR3内存

　　出于兼容性的考虑，DDR2标准在制定之初似乎显得有些缩手缩脚，这也直接导致其各方面表现比起DDR没有长足进步。因此，在DDR2刚刚取代DDR之时，今年新一代的DDR3内存技术也成为了今年的焦点。

　　DDR3采用了ODT(核心整合终结器)技术以及用于优化性能的EMRS技术，同时也允许输入时钟异步。同时在突发长度、寻址时序方面都较DDR2有改大的改进，并引入了重置(Reset)功能、ZQ校准功能及采用点对点连接。

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　　其中重置是DDR3新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。DRAM业界很早以前就要求增加这一功能，如今终于在DDR3上实现了。这一引脚将使DDR3的初始化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止所有操作，并切换至最少量活动状态，以节约电力。在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所有数据接收与发送器都将关闭，所有内部的程序装置将复位，DLL(延迟锁相环路)与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。

　　这样一来，将使DDR3达到最节省电力的目的。同时，点对点连接也是DDR3与DDR2的一个关键区别，这是为了提高系统性能而进行的重要改动。在DDR3系统中，一个内存控制器只与一个内存通道打交道，而且这个内存通道只能有一个插槽，因此，内存控制器与DDR3内存模组之间是点对点(P2P)的关系(单物理Bank的模组)，或者是点对双点(Point-to-two-Point，P22P)的关系(双物理Bank的模组)，从而大大地减轻了地址/命令/控制与数据总线的负载。

	DDR1	DDR2	DDR3
电压 VDD/VDDQ	2.5V/2.5V	1.8V/1.8V(+/-0.1)	1.5V/1.5V(+/-0.075)
I/O接口	SSTL_25	SSTL_18	SSTL_15
数据传输率(Mbps)	200～400	400～800	800～1600
容量标准	64M～1G	256M～4G	512M～8G
Memory Latency(ns)	15～20	10～20	10～15
CL值	1.5/2/2.5/3	3/4/5/6	5/6/7/8
预取设计(Bit)	2	4	8
逻辑Bank数量	2/4	4/8	8/16
突发长度	2/4/8	4/8	8
封装	TSOP	FBGA	FBGA
引脚标准	184Pin DIMM	240Pin DIMM	240Pin DIMM

　　在针脚定义方面，DDR3表现出很强的独立性，甚至敢于彻底抛弃TSOPII与mBGA封装形式，采用更为先进的FBGA封装。DDR 3内存用了0.08微米制造工艺制造，将工作在1.5V的电压下。由于DDR3世代仍将沿用FBGA封装方式，故在生产面上将与DDR2无异。但是由设计的角度上来看，因DDR3之工作频率将高于800MHz，在电路布局上将是一大挑战，因此也将反映到PCB上增加模块的成本。

　　目前JEDEC所公布之DDR与DDR2 PCB公板皆采用六层板之设计(non ECC U-DIMM)，但因DDR2采FBGA封装，故PCB钻孔数(Via)会增加，此外、BGA之球距(pitch)要有良好的控制以及PCB电测之难度将提高，以上等等因素都会反映在模块的成本结构上，以目前DDR2 PCB之报价相较DDR PCB之报价多约30%—40%，未来PCB成本增加也发生在DDR3内存上。

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　　DDR3目前最高能够1600MHz的速度，由于目前最为快速的DDR2内存速度已经提升到800MHz/1066MHz的速度，因而首批DDR3内存模组将会从1333MHz的起跳。凭借着更高运行频率，DDR3拥有更高内存带宽：相比现今DDR2 800所拥有的12.8GB/s数据带宽，达到DDR3 1600MHz时带宽将上升至25.6GB/s，恰恰是DDR2的两倍。在今年Computex大展上已经有多个内存厂商展出1333MHz的DDR3模组。

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英飞凌的DDR3内存

　　从总技术规格上来说，DDR3在设计思路上与DDR2的差别并不大，提高传输速率的方法仍然是提高预取位数。但是，就像DDR2和DDR的对比一样，在相同的时钟频率下，DDR2与DDR3的数据带宽是一样的，只不过DDR3的速度提升潜力更大。

　　当然，在能耗控制方面，DDR3显然要出色得多。因此，从长远趋势来看，拥有单芯片位宽以及频率和功耗优势的DDR3是令人鼓舞的，不过普及之路还相当遥远。乐观估计DDR3内存将在2007年上市，在那时候的芯片组以及业界发展具体形势不好预测，DDR3的规格也可能在不断地演变，但是一个不变的真理，那就是DDR2一样也会被更新一代的内存所取代……

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