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LPDDR2可望當家 Wide I/O不容小覷
Mobile DRAM瞬息萬變

【作者: 鍾榮峯】   2011年05月09日 星期一

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隨著智慧型手機和媒體平板裝置大量傳輸數據的應用趨勢,行動DRAM(Mobile DRAM)的需求也為之水漲船高。同時,行動DRAM記憶體的發展樣貌正在改變當中,LPDDR2的出貨量很有機會在今年底前取代LPDDR1,成為行動DRAM的主流記憶體規格。但其他新興技術急起直追的態勢,也值得密切注意。


大廠重心轉移 Mobile DRAM成長驚人

由於智慧型手機、數位相機、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲機、平板裝置和其他消費電子產品的龐大驅動力,行動DRAM的出貨量和記憶容量也不斷攀升。蘋果iPhone 4的行動DRAM容量已有512MB,而宏達電的Desire HD更達到768MB。而iPad的行動DRAM容量則有256MB,三星的Galaxy Tab也有512MB。根據市調機構Gartner預估,今年媒體平板裝置平均行動DRAM容量為507MB,而智慧手機平均容量為279MB,明年可提高到392MB。iSuppli則是預估,今年Mobile DRAM的成長率將達到71%,出貨量可達29億GB,2015年此一數字更將突破205億GB,比起2010年的17億GB大幅成長12倍之多。


行動DRAM市場今年可望繼續呈現活絡的態勢。2010年全球DRAM市場規模為391億美元,行動裝置相關應用就佔14%,達到55億美元。目前包括三星、海力士、爾必達、美光、南科及華亞科、華邦、茂德等均投入行動DRAM領域。爾必達已將重心從標準型DRAM轉向Mobile DRAM,後者營收已佔整體DRAM營收50%以上;爾必達合作夥伴瑞晶今年第3季可望取得技轉,首度量產Mobile DRAM,並導入30奈米製程。華邦則是鎖定中低階容量的虛擬SRAM產品區間,南科則已經推出Mobile LPDDR和LPDDR2樣品。


LPDDR2後勢看漲?效能和低功耗有待突破

不同於標準DRAM產品,行動DRAM更著重於降低功耗、減少散熱以及縮小空間等關鍵功能和特性。行動 DRAM是透過自動溫度補償自更新TCSR(Temperature Compensated Self Refresh)、記憶體陣列進行自更新PASR(Partial Array Self Refresh)和深度休眠DPD(Deep Power Down)等技術,來達到省電降低功耗的效果。行動DRAM並沒有標準規格,主要包括低功耗DRAM和虛擬DRAM(Pseudo SRAM)。虛擬SRAM整合DRAM核心和SRAM介面,晶片內含refresh電路設計、與傳統SRAM相容,可直接替代SRAM,容量更高、尺寸更輕薄、價格更便宜。


現在Mobile DRAM已朝向DDR 2製程演進。根據iSuppli預估,今年LPDDR2將成為在行動DRAM領域佔主導地位的熱門技術,預計在第2季之前,將可佔行動DRAM市場40%的市佔率。預計到第4季時,在媒體平板裝置的帶動下,LPDDR2可望超越LPDDR1,市佔率將達58%。


LPDDR2的資料傳輸率可達8.5Gb/s,工作時脈可達1066MHz,相較於LPDDR1無疑是更為優秀的效能表現。三星最近就公佈新款採用30奈米製程、工作時脈可達1066MHz、傳輸速率可達8GB/s的LPDDR2,功耗可降低25%、厚度只有0.8公釐,儲存容量可達1~2GB等級,已在3月底量產。三星最新款LPDDR2將直接威脅其他競爭對手在智慧手機和媒體平板裝置的生存空間。


儘管LPDDR2相對適用於手機和平板裝置,但是功耗和傳輸頻寬依舊是備受關注的核心。業界所希望的資料傳輸率要能達到12.8GB/s的水準,才能支援未來的智慧手機產品。LPDDR2的工作時脈勢必要更往上提昇,但這對於LPDDR2來說,可行性並不高,效能已經面臨天花板侷限。此外在功耗上,LPDDR2也有尚待克服的挑戰。iSuppli舉例指出,當系統在1.2V工作電壓下運作時,相較於LPDDR1,LPDDR2在每單位資料傳輸可省下大約50%的功耗。不過未來當行動裝置以10倍的單位資料傳輸運作時,LPDDR2所能省下的功耗就變得很少。


誰是取代LPDDR2的大贏家?

因此,其他可替代LPDDR2的新興行動DRAM技術繼續被市場所關注,這包括Rambus主抓的Mobile XDR;還有SPMT協會所主導、強調專利免費的SPMT(Serial Port Memory Technology)介面規格;以及Wide I/O、LPDDR3和DDR4等。推動SPMT介面的大廠包括三星、Silicon Image、安謀(ARM)、海力士、LG、邁威爾(Marvell)等。


這五大新興技術都強調具備比LPDDR2更低的功耗特性,傳輸速率也幾乎可達到12.8Gb/s的等級。除了Mobile XDR之外,其他新興技術不用專利費用,3月初Toshiba已經取得Rambus長達5年的Mobile XDR專利授權。Mobile XDR和SPMT短期內可進入商業化階段,LPDDR3的規格則尚未底定,至於DDR4要到2013年才會有具體的成果出現,LPDDR3和DDR4都不能採用LPDDR2的內核,也與既有的記憶體測試流程不相容。


至於Wide I/O宣稱可直接在矽晶層連結DRAM內核的特性。三星電子在3月初宣佈採用50奈米技術開發出Wide I/O介面的行動DRAM樣品,傳輸速率可達12.8Gb/s,功耗更可大幅降低87%,同時預計到2013年,三星可開發出20奈米製程、4GB封裝容量的Wide I/O行動DRAM樣品。Mobile XDR和Wide I/O後來居上的氣勢,不容小覷。


可取代LPDDR2的行動DRAM選項特性比較表<資料來源:HIS iSuppli Research,2011年3月>

特性

Mobile DXR

SPMT

Wide I/O

LPDDR3

DDR4

能不能與既有測試流程相容?

Δ

可否使用既有LPDDR2內核?

可否達到12.8GB/s傳輸速率?

Δ

功耗是否比LPDDR2更低?

Δ

是否採用標準封裝?

Δ

Δ

專利是否免費?

近期可否進入商業化階段?

Δ

是降低成本的解決方案?

Δ

Δ

Δ

Δ

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