磁阻式随机存取存储器(mram)和相变存储器(pcm)等新兴记忆对于平面dram带来了挑战。然而,mram转向嵌入式应用,而pcm(如3d xpoint)则被用于高阶固态硬碟(ssd)应用。实际上,考虑到每位元成本、性能和可靠性,它们也很难直接取代平面dram,因此,新兴的存储器目前正在寻找自己的利基市场。
dram晶圆厂扩产是提高dram供应的一种方法。然而,dram厂商可能会犹豫不决,因为新厂的成本大约是升级晶圆厂的六倍。由于dram的横向微缩(lateral scaling),dram供应商开始经由升级晶圆厂来提高dram产量,从而以2n倍数指数级地提高了dram位元输出。相形之下,新晶圆厂明显需要更多的投资,也只能线性提高dram位元输出,再加上制造成本较高,将使得dram的价格更昂贵。此外,以卖方市场来看,dram供应商也没什么特别有力的理由需要透过投资新晶圆厂来增加dram晶圆厂的产能。
因此,从平面dram转换到3d dram是大势所趋。如图2所示,采用3d dram可以增加每片晶圆的可切割晶片数(dpw)。只要3d dram的晶圆制造成本合理,而且易于制造生产,那么采用3d dram技术将有利于降低成本。
当然,3d dram对于dram微缩的延续至关重要。但遗憾的是,dram供应商尚未拥有自己的3d dram技术。
另一项建议是采用ddr4 nvdimm,以取代dram作为主存储器。非挥发性双列直插式存储器模组(nvdimm)有很多种类型;相较于其他以储存为导向的nvdimm,ddr4 nvdimm能够表现得和dram一样快,而且可以作为主存储器。几年前,英特尔(intel)的3d xpoint看好ddr4 nvdimm作为切入点,因为3d xpoint拥有nor型快闪存储器(flash)读取延迟低(低于100ns)的优点,因而能像dram一样快速运作。它也不需要预测软体,因而能够始终保持高性能。此外,采用单层储存(slc)的slc nor快闪存储器具有很高的耐久性。因此,ddr4 nvdimm的nor快闪存储器能够取代dram,并以大量的主存储器大幅提升系统性能。
如果能透过3d nor带来价格更可负担的nor快闪存储器,ddr4 nvdimm可能更具吸引力。预计第二代3d xpoint (即4层堆叠版本)可以实现大约dram成本的一半,但可能存在量产问题。
传统的平面nor由于单元(cell)尺寸较大(约10f2~12f2)而使得价格不菲。因此,3d nor对于ddr4 nvdimm来说必不可少。以3d nor的情况来看,成本大约会是每gb6美分。
以10gb 3d dram加上1tb 3d nor来看,ddr nvdimm的成本大约是10美元+60美元=70美元。目前,业界正因持续高涨的dram价格而受冲击,只能坐待下一次低潮期的出现。许多分析师认为,目前这一波稳步上扬的态势只能说是dram的另一个荣景,预计接下来将随着市场供需平衡而出现低潮期。
然而,现在要预测未来的dram市场应该考虑更多因素。如果我们看看dram的历史就会发现,当dram位元需求成长超过45%时,就会开始出现下滑并导致供过于求。如今,摩尔定律已经不再适用于平面dram了,而其位元需求的成长也将会是过去23年来的最低点。不过,我们并未看到平面dram的位元需求成长率超过45%,预计未来也不至于出现任何低迷市况。
当然,我们现在还无法选择3d dram,因为技术尚未到位。使用3d nor的nvdimm能够大幅降低存储器子系统的总拥有成本,因为3d nor每gb约6美分的价格能够取代dram和ssd,同时作为主存储器和储存存储器。众所周知,过去几十年来,平面dram一直没什么进展。现在,我们必须开始创新dram了。
来源:21ic










