移动应用为DRAM注入发展动力

时间：2011-04-25 08:55:48

关键字： DRAM 移动应用 BSP MOBILE

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[导读] 移动 DRAM (Mobile DRAM)厂商正面临着库存不足，以及因应智慧手机(Smartpnohe)和平板装置(Tablets)而生的对产量及带宽需求，迫使业者必须转向下一代技术的挑战。在广泛的DRAM领域内，所有业者都竭尽全力争取移动DRA

移动 DRAM (Mobile DRAM)厂商正面临着库存不足，以及因应智慧手机(Smartpnohe)和平板装置(Tablets)而生的对产量及带宽需求，迫使业者必须转向下一代技术的挑战。

在广泛的DRAM领域内，所有业者都竭尽全力争取移动DRAM这一市场，希望跟上此一领域对产量和带宽需求的快速变化。

mobile DRAM是一种纳入低功耗特性的特殊DRAM。包括尔必达(Elpida)、海力士(Hynix)、美光(Micron)和三星(Samsung)等主要供货商，都面临着OEM客户的智能手机和平板装置热销所引发的库存不足问题。据市场消息指出，尔必达将大部份PC DRAM产能转为生产mobile DRAM，以因应苹果(Apple)公司的iPad 2需求。

同一时间，手机市场的带宽要求也不断对当代mobile DRAM技术提出挑战，迫使厂商们朝下一代标准转移。

“对带宽的要求已达到颠峰，”参与设计下一代内存技术的Serial Port Memory Technology (SPMT)联盟总裁Jim Venable说。目前最快速的mobile DRAM技术──低功耗双倍数据率2 (LPDDR2) mobile DRAM“也已经快要走到尽头了”，Venable表示。

各阵营都推出了下一代mobile DRAM技术，以响应迫切需要更多带宽的要求。目前主要参选技术有 LPDDR3, LPDDR4 ，移动产业处理器接口联盟的M-PHY，Rambus的 Mobile XDR，Silicon Image公司的 SPMT 和 wide I/O。三星和其他业者支持wide I/O，而美光科技正在推动 LPDDR3。

三星半导体的mobile DRAM总监 Mueez Deen指出，要预测哪个技术是赢家还为时过早，但他表示，未来针对主流设备，市场只能容纳“一种新技术”，或有可能“前两大技术并存”。

带宽问题迫使业界不断呼喊着新技术。举例来说，LG电子最近推出具备‘裸视型’3D显示、双相机镜头和HD视讯功能的4G智能手机 Optimus 3D 。

LG 的智能手机是采用德州仪器(TI)的 OMAP 4 双核心应用处理器，以及LPDDR2 mobile DRAM。另外，苹果 iPad 2 也采用 LPDDR2 mobile DRAM。

然而，有些人甚至在 LPDDR2 量产前就认为该技术已经过时了。基于LPDDR2的mobile DRAM技术具有最大8.5GB/s的峰值数据吞吐量，估计耗电量为360mW。到2013年，该产业的数据传输速率至少会达到500Mw、12.8GB/s，”Rambus策略开发副总裁Herb Gebhart说。

TI的OMAP 5应用处理器产品线经理Brian Carlson)表示，mobile DRAM未来也许要达到25.6GB/s的水平。目前的挑战是如何开发出更快的技术，但又同时减小芯片尺寸及功耗，以延长电池寿命。

行动内存的风险很高。在智能手机和平板装置热销之前，mobile DRAM一直被认为是内存市场中的“一滩死水”，IHS iSuppli分析师Mike Howard说。现在，由于智能手机和平板装置的缘故，mobile DRAM预估2011年可成长71%。

mobile DRAM的成长已超越整体 DRAM业务。在PC一片不景气声中，DRAM市场2011年预估将达 355亿美元，比2010年的403亿美元下跌11.8%，IHS表示。

未来，智能手机和平板装置中的DRAM含量将从今天的512MB提高到1GB，相较之下，PC的DRAM平均含量3.4至3.5GB左右，Raymond James & Associates分析师Hans Mosesmann说。

由于手机对尺寸与功耗的严格需求，mobile DRAM成本大约是PC DRAM的2~4倍以上。mobile DRAM的业务模式是以依订单生产(build-to-order)为主，驱动价格下降的因素是成本降低，而非像DRAM一样依照供给和需求的波动，IHS的Howard说。

但随着竞争加剧，可预测的供给/需求模型逐渐失效。现在的供给和需求看来是平衡的，但第二季将出现供过于求，Howard说。“另外，我们也看到下半年将出现供应吃紧的情况。”

带宽需求驱动技术发展

从技术端来看，该领域预期将出现大幅的变化。上一代mobile DRAM是基于低功耗同步DRAM技术，最近一代的是LPDDR1。 LPDDR1 mobile DRAM是1.8V、200MHz的组件，吞吐量为400MB/s。

LPDDR1已经遭遇性能极限，厂商们正在加速提供以LPDDR2为基础的组件，这些1.2V的组件据说可降低50%以上的功耗。LPDDR2藉由采用数组自刷新等技术来达到降低功耗的目标。

LPDDR2运作在100~533MHz，数据传输速率从200~1,066MB/s。最多可将4个组件以层迭式封装(PoP)整合，从而制造出总数据率8.5GB/s的产品。

就在业界厂商生产 LPDDR2组件之际，美光则领先朝LPDDR3转换，据表示，这种新组件运作在800MHz，或可达1.6GB/s。在整合4个组件后，美光的mobile DRAM架构总监Dan Skinner表示，LPDDR3的峰值吞吐量可以达到12.8GB/s。

LPDDR2将能满足大多数行动通讯系统的要求，但在短期内，“前10%的最高阶系统将会需要LPDDR3，Skinner说。Skinner同时主持JEDEC的LPDDR3任务小组。LPDDR3的最终草案规范将在今年底完成。

但竞争对手三星对LPDRR3反应冷淡；LPDDR2的寿命还没到尽头，至少到2012年它都将是一种内存选项，三星的Deen说。

三星已开始出货 533MHz、4Gb的LPDDR2 mobile DRAM，采用30nm级技术。新组件将让行动装置拥有更长的电池寿命，Deen表示。

在此之前，必须用4个2Gb的LPDDR2芯片堆栈，以建构一个储存密度达1GB的组件。而现在，据Deen表示，只需堆栈两个4Gb LPDDR2便可达到相同的1GB密度，同时可减少20%的封装高度，且功率也能降低25%。

除了LPDDR2，三星已宣布支持SPMT和wide I/O。wide I/O运作在较低的频率以降低功耗。传统 DRAM有多达 32个数据信道。据该技术的支持者指出，wide I/O DRAM则是四通道、128线(lane)技术，总共可提供512个I/O，总带宽达12GB/s。

厂商们希望2013年能推出wide I/O DRAM。在更远的未来，供货商认为他们可采用基于硅穿孔(TSV) 3D堆栈技术来整合多个wide I/O内存，但目前TSV昂贵的建置成本和缺乏EDA工具支持仍是主要障碍。

“TSV还没有准备好，”SPMT的Venable说。LPDDR2已来日无多，而 LPDDR3 是一种‘治标’的技术，尽管它速度快，但却会消耗更多功率。

尽管尚未证实，但SPMT声称已握有解决方案。去年，SPMT放弃了原有的串行方法，推出平行/串行混合技术。这种称之为 SerialSwitch 的技术运作在1.6GB/s平行模式，而在串行模式下每信道运作速度可达6.4GB/s。

SPMT小组成员包括ARM、海力士、LG电子、Marvell、三星电子和Silicon Image。第一款基于SPMT的DRAM预计今年底问世。

在此同时，Rambus公司称其Mobile XDR可提供高达17GB/s的带宽。Mobile XDR补足了LPDDR3的不足之处，Rambus的Gebhart说。LPDDR3 500mW功耗阈值的特性已经“超过”了这个产业的目标，他说。“ LPDDR3确实可提供足够的带宽，但它的功率太高了。”

那么，下一步又是什么？部份业界人士已经开始讨论 LPDDR4──它可能实现，也可能不会实现。我们还可看到另一种技术M-Phy，该技术由行动产业处理器接口联盟支持。 MIPI规格是专门用于显示器、相机、音频、视讯、内存、电源管理和基频到射频通讯等应用中的芯片-芯片接口。它与mobile DRAM有一些间接竞争关系，但对内存也有一些影响。

步履蹒跚的技术竞赛

而下一代mobile DRAM技术谁将获得最后胜利？尽管尚未有定论，但wide I/O DRAM技术看来稍微领先。据报导，诺基亚已通过该规格，而Hynix和三星也纷纷跟进。

但其他的手机公司并未发表意见。摩托罗拉(Motorola)和RIM并未就此议题的采访作出响应。而苹果则或许是全球最神秘的厂商。

一个最有可能的线索是观察应用处理器供货商。应用处理器支持的智能手机、平板计算机和其他行动设备的许多功能，如无线连接、电源管理、音频和视讯等。每一款应用处理器也都支持特定OEM制造商认可的mobile DRAM标准。

作为应用处理器供货商，TI正密切关注视所有的技术标准，但看来似乎已出现领先者。“wide I/O拥有许多优势，”TI的Brian Carlson说。“最终整个产业将往该技术转移。”

Qualcomm的应用处理器副总裁Raj Talluri则表示，要预测何者胜出为时尚早，但他同时指出，业界一直在企求“更多的CPU处理能力”，以满足新兴数据密集型应用的要求。

事实上，行动设备对带宽激增的需求，也刺激业者推出更强大的应用处理器。该领域的主要竞争厂商包括Nvidia、高通(Qualcomm)和德州仪器。

今年稍早，高通公布其Snapdragon系列应用处理器的下一代架构。该处理器微架构代号是 Krait，据说每个核心可提供高达 2.5 GHz的速度。该技术是以ARM架构和28nm制程为基础，预计将推出单、双核心和四核心版本。

TI最近推出采用28nm制程的多核心OMAP 5。该处理器将有两个版本：针对智慧手机的OMAP5430；以及针对行动运算和消费性产品的OMAP5432。