DDR5 成競逐焦點(diǎn)

如今，無(wú)論是 PC、筆記本電腦還是人工智能，各行業(yè)正在加速向 DDR5 新紀元邁進(jìn)。今年，生成式 AI 市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，用于大模型應用的 AI 服務(wù)器大力推動(dòng)了對 DDR5 的需求。隨著(zhù)內存市場(chǎng)需求的回暖，內存芯片供應商們已著(zhù)手在今年第四季度全面拉高 DDR5 產(chǎn)能。

那么，DDR5 究竟有哪些優(yōu)勢？以及它如何成為未來(lái)存儲市場(chǎng)的焦點(diǎn)？

DDR3、DDR4 再到 DDR5

在過(guò)去的十多年，DDR3 內存是服務(wù)器中常用的內存標準，其時(shí)鐘頻率通常從 800MHz 到 2133MHz 不等，適用于小型企業(yè)和辦公環(huán)境等，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及服務(wù)器等應用領(lǐng)域對內存帶寬等提出更高的需求，DDR4 登場(chǎng)。

相比 DDR3，DDR4 具有更高的頻率和帶寬、更大的容量以及更低的能耗。據悉，DDR4 內存的時(shí)鐘頻率通常從 2133MHz 開(kāi)始，隨后逐步提高，達到 3200MHz 以上。這使得 DDR4 可以更好地服務(wù)于企業(yè)級服務(wù)器、科學(xué)計算和數據分析、高性能計算等領(lǐng)域。

然而現代應用的復雜度在不斷提升，對計算能力的要求也越來(lái)越高。為了提高計算性能，無(wú)論是英特爾還是 AMD，都將多核 CPU 視為重點(diǎn)。隨著(zhù)核數增多，實(shí)際性能卻并非線(xiàn)性增長(cháng)，限制性能發(fā)揮的原因之一，就是單核內存帶寬的下降。受限于帶寬降低，應用延遲就會(huì )增大、性能會(huì )降低，為進(jìn)一步提高內存性能、降低功耗并增強數據完整性，DDR5 應運而生。

DDR5 內存的時(shí)鐘頻率通常在 4800MHz 以上，隨后又有了 5600MT/s 等更高標準的內存，未來(lái) DDR5 的峰值將達到 8800MT/s，DDR5 的內存提升幅度會(huì )很大。

此外，在架構層面，DDR5 的芯片密度是 DDR4 的兩倍，結合新的芯片設計，這意味著(zhù) DDR4 內存芯片的容量最高可達 16GB，而 DDR5 芯片的容量最高可達 64GB。

盡管 DDR5 提供了更高的頻率和帶寬以及更大的容量，DDR5 卻能做到更省電。DDR4 的工作電壓為 1.2V，而 DDR5 的工作電壓下降至 1.1V，功耗降低 8%。

整體來(lái)看，DDR5 可提供更高的效率、更大的容量卻只需要更低的能耗，因此備受市場(chǎng)青睞。

存儲三巨頭，DDR5 爭鋒

在 DRAM 這個(gè)重要的存儲芯片細分領(lǐng)域，三星、SK 海力士和美光是當之無(wú)愧的佼佼者。

SK 海力士在 DDR5 市場(chǎng)先聲奪人，于 2021 年 10 月推出了全球首款 DDR5 產(chǎn)品，發(fā)布產(chǎn)品的時(shí)間節點(diǎn)略微領(lǐng)先其他兩家廠(chǎng)商。今年 5 月，SK 海力士宣布，已完成現有 DRAM 中最為微細化的第五代 10 納米級（1β）技術(shù)研發(fā)，并向英特爾供應使用該技術(shù)的服務(wù)器的 DDR5 產(chǎn)品，進(jìn)入數據中心的存儲器認證流程。本次向英特爾供應的 DDR5 產(chǎn)品，處理速度為 6.4Gbps，與 DDR5 初期樣品 4.8Gbps 相比，提高了 33%。同時(shí)，采用高介電常數金屬閘極（High-kMetalGate；HKMG）制程，與 10 納米級（1a）DDR5 相比，耗電量降低 20%，處理速度約提高 14%。

三星是業(yè)界第一個(gè)「吃螃蟹的人」，率先將 EUV 處理技術(shù)成功應用于 DRAM 生產(chǎn)。2021 年 10 月，三星宣布已開(kāi)始量產(chǎn)基于 EUV 技術(shù)的 14 納米 DRAM 芯片。

今年 5 月，三星宣布開(kāi)始量產(chǎn) 12nm 級 16Gb DDR5，與上一代產(chǎn)品相比，三星的 12 納米級 DDR5 功耗降低了 23%，晶圓生產(chǎn)率提高了 20%，最高可支持 7.2Gbps 的速度。隨后在今年 9 月，三星又成功開(kāi)發(fā)出 2 倍容量的 32Gb DDR5 產(chǎn)品，三星計劃在今年底量產(chǎn) 32Gb DDR5 內存芯片。

比起三星和 SK 海力士，美光在 EUV 光刻的使用方面起步稍晚?；蛟S是三星和 SK 海力士對于 EUV 光刻的追逐給美光帶來(lái)了一定壓力，美光如今也將 EUV 光刻技術(shù)用于 DRAM 發(fā)展。據了解，美光計劃從 2024 年開(kāi)始，將 EUV 納入 DRAM 開(kāi)發(fā)路線(xiàn)圖。今年 5 月 26 日，美光表示在中國臺灣中科新廠(chǎng)啟用后，將導入最先進(jìn)的 EUV 設備生產(chǎn) 1α DRAM 制程。

今年 10 月，美光宣布已將業(yè)界領(lǐng)先的 1β制程技術(shù)應用于 16Gb 容量版本的 DDR5 內存。美光 1βDDR5 DRAM 在系統內的速率高達 7,200MT/s，現已面向數據中心及 PC 市場(chǎng)的所有客戶(hù)出貨。

在 2023 年過(guò)去的十個(gè)月，存儲市場(chǎng)經(jīng)歷了沉重的打擊，降價(jià)、減產(chǎn)和去庫存環(huán)繞著(zhù)三大廠(chǎng)商，但是仔細觀(guān)察來(lái)看，這些動(dòng)作似乎都聚焦在 DDR4 以及更成熟的存儲產(chǎn)品中，DDR5 的影響似乎并不太大，反而各大廠(chǎng)商還在奮力推動(dòng) DDR5 的技術(shù)進(jìn)步。

據悉，目前服務(wù)器用 DDR5 DRAM 的大多由 SK 海力士供應，特別是主力產(chǎn)品 64GB DDR5 DRAM、高效能產(chǎn)品 128GB DDR5 DRAM。有分析指出，SK 海力士 DDR5 產(chǎn)品良率較高，因而成功掌握 DDR5 初期市場(chǎng)。以 10 納米級第四代（1a）、14 納米級（1a）為基準，SK 海力士產(chǎn)品良率大多已達黃金良率 95%。另外，也有部分產(chǎn)品良率接近 90%，進(jìn)入穩定量產(chǎn)。

新韓投資證券分析，在 DRAM 三巨頭三星、美光、SK 海力士之中，SK 海力士新一代制程（1β）發(fā)展進(jìn)度也較為領(lǐng)先，預計到 2024 年，SK 海力士都可以在 DDR5 領(lǐng)域拿下市占冠軍寶座。

不過(guò)，僅憑 SK 海力士一家的 DDR5 產(chǎn)能是遠遠不夠的。

各界押寶 DDR5

根據 Yole Developpement 的報告顯示，從 DDR4 到 DDR5 內存過(guò)渡將會(huì )非常迅速。DDR5 內存大規模應用將在 2022 年從服務(wù)器和企業(yè)市場(chǎng)開(kāi)始，到 2023 年，消費級的主流市場(chǎng)將廣泛采用 DDR5 內存，無(wú)論是臺式電腦、筆記本電腦還是手機，都會(huì )充分利用新一代內存技術(shù)。DDR5 內存在 2023 年出貨量會(huì )超越 DDR4 內存，兩種內存技術(shù)之間會(huì )快速過(guò)渡。

得益于服務(wù)器市場(chǎng)，2022 年 DDR5 內存的使用率將增加 25%，到了 2023 年，DDR5 內存的市場(chǎng)份額會(huì )超過(guò) 50%。2024 年至 2026 年，隨著(zhù) DDR5 內存全面被各個(gè)市場(chǎng)采用，DDR4 內存的市場(chǎng)份額將僅有 5%。

面對海量市場(chǎng)的強勁需求，全球 DRAM 三巨頭美光、三星、SK 海力士均已緊鑼密鼓地展開(kāi)籌備，計劃在第四季度全面拉高 DDR5 產(chǎn)能。

據悉，在今年 7 月為主要機構投資者和證券分析師舉行的私人企業(yè)簡(jiǎn)報（IR）上，SK 海力士預計其兩條產(chǎn)品線(xiàn)的規模將在 2024 年增長(cháng)到兩倍以上。韓國投資證券分析師預計，由于 DDR5 需求高漲，拉動(dòng)產(chǎn)品平均銷(xiāo)售單價(jià)，SK 海力士 DRAM 業(yè)務(wù)有望加快轉虧為盈，公司整體業(yè)績(jì)也有望提前擺脫虧損。

另一存儲巨頭美光之前也已透露，將加速向 DDR5 過(guò)渡。美光科技在 9 月末的財報會(huì )議上表示，正在出樣 128GB DDR5 內存模塊，采用美光 32GbDDR5 內存芯片。公司預計其 DDR5 出貨量將在 2024 年第一季度末超過(guò) DDR4，超過(guò)行業(yè)進(jìn)展速度。

三星也正在為明年可能出現的 DDR5 強勁訂單需求做準備，計劃今年第 4 季度提高 DDR5 內存產(chǎn)量。

除了押寶 DDR5 的存儲大廠(chǎng)外，英特爾、AMD 等芯片大廠(chǎng)也正在全面擁抱 DDR5 技術(shù)。

據悉，英特爾、AMD 等 PC 平臺計劃明年推出新的平臺，進(jìn)一步推廣和普及 DDR5 內存，吸引消費者從 DDR4 上升級。除了消費級市場(chǎng)之外，在服務(wù)器市場(chǎng) DDR5 內存也受到追捧。英特爾計劃在今年年底前推出第五代 EmeraldRapids 服務(wù)器平臺，加之未來(lái) AI 服務(wù)器需求增加，DDR5 內存有望進(jìn)入高速增長(cháng)期。

根據集邦咨詢(xún)數據，得益于英特爾 MeteorLake 處理器僅支持 DDR5 和 LPDDR5，推動(dòng) DDR5 內存的普及，有望在 2024 年下半年超過(guò) DDR4 成為主流，因此 DRAM 平均容量預計增長(cháng) 12.4%。值得一提的是 2022 年 5 月 AMD 發(fā)布的 Ryzen 7000 也只支持 DDR5，對于 AMD 來(lái)說(shuō)，只支持 DDR5 無(wú)疑是一次大膽的嘗試，此舉也無(wú)疑將進(jìn)一步擴大 DDR5 內存的需求，足以見(jiàn)得 AMD 押注 DDR5 的決心。

漲價(jià)號角已然吹起

根據 TrendForce 集邦咨詢(xún)發(fā)布數據顯示，2022 年第四季 DRAM 全球營(yíng)收 122.8 億美元，環(huán)比下降 32.5%，跌幅甚至超越第三季的 28.9%，已逼近 2008 年底金融海嘯時(shí)的單季 36% 跌幅，主要下跌原因是受 DRAM 產(chǎn)品平均價(jià)（ASP）下跌影響。

在存儲市場(chǎng)蕭條之際，DDR5 也沒(méi)扛得住壓力，價(jià)格不斷走低。

TrendForce 數據顯示，2022 年第四季 DDR4 價(jià)格環(huán)比下降 23%~28%；DDR5 價(jià)格環(huán)比下降擴大至 30%~35%。2023 年上半年期間 DDR5 價(jià)格繼續下跌。

其實(shí)提高 DDR5 滲透率的最大障礙就是價(jià)格，造成 DDR5 內存價(jià)格居高不下的罪魁禍首是電源管理芯片 PMIC，其價(jià)格比 DDR4 上使用的貴了足有 10 倍，而且供應非常緊缺，漫長(cháng)的 35 周采購周期，讓產(chǎn)業(yè)鏈不斷抬價(jià)，DDR5 內存的價(jià)格自然就水漲船高。

同時(shí)，DDR5 的應用需要 CPU 芯片的支持，目前已發(fā)布的可支持 DDR5 的 CPU 產(chǎn)品還比較少，這也是限制 DDR5 滲透的重要原因。但也有很多專(zhuān)家認為，DDR5 對產(chǎn)品性能、功耗等方面大幅度提升，隨著(zhù)技術(shù)不斷成熟、成本持續降低，DDR5 產(chǎn)品未來(lái)應用領(lǐng)域將會(huì )繼續擴張。

如今伴隨著(zhù) DDR5 來(lái)到價(jià)格甜蜜點(diǎn)，DDR5 漲價(jià)的暖風(fēng)率先吹來(lái)。

市場(chǎng)研究公司 DRAM Exchange 統計數據顯示，8 月最新 DRAM 規格 DDR5 16Gb(2Gx8) 固定成交價(jià)平均為 3.40 美元，環(huán)比上漲 7.26%。分析指出，由于供應商在價(jià)格談判中態(tài)度強硬，需求方企業(yè)也接受了小幅提價(jià)。

此前中泰證券數據也顯示，7 月 DDR5 模組合約價(jià)首次環(huán)比上漲，環(huán)比增幅在 3%-4% 之間。TrendForce 表示，需求方因預期價(jià)格反彈，正在增加 DDR5 產(chǎn)品的庫存，預計第四季度 DRAM 固定交易價(jià)格將保持穩定，但 DDR5 可能會(huì )小幅上漲，漲幅最高可達 5%。

南亞科技總經(jīng)理李培瑛日前也于法說(shuō)會(huì )上透露，目前 DDR5 價(jià)格已上漲，并看好 DDR4、DDR3 價(jià)格翻漲。

國產(chǎn) DDR5 仍在路上

在行業(yè)加速發(fā)展的背景下，中國半導體存儲產(chǎn)業(yè)也在快速發(fā)展。然而在 DDR5 這條賽道，中國還需要面臨諸多阻礙。

目前中國眾多的內存廠(chǎng)商，大都是從三星、SK 海力士和美光這三家廠(chǎng)商中采購 DDR5 芯片顆粒，再找模組廠(chǎng)商購買(mǎi)內存模組等，然后在工廠(chǎng)組裝成 DDR5 內存條。這是因為我們自身還沒(méi)有 DDR5 顆粒的制造能力。

中國缺席 DDR5 顆粒的原因主要有兩方面：一方面是中國大陸半導體存儲產(chǎn)業(yè)起步較晚，另一方面美國商務(wù)部的新一輪技術(shù)制裁，也精準的打擊了中國正在迅速發(fā)展的存儲產(chǎn)業(yè)。

2022 年，美國發(fā)布公告稱(chēng)禁止 16/14 nm 邏輯制程、18 nm 以下 DRAM 制程、128 層以上 3D NAND 制程的機臺設備出口到中國。

近日，北京君正在接受機構調研時(shí)表示：目前我們的 DDR4、LPDDR4 最新工藝是 25 納米，目前正在研發(fā) 21nm 的產(chǎn)品。我們目前還沒(méi)有進(jìn)行 DDR5 的研發(fā)，這需要有非常先進(jìn)的制程，是美光這類(lèi) IDM 大廠(chǎng)做的，我們和美光的主要產(chǎn)品是差異化競爭的，短時(shí)間內還是做 DDR4、LPDDR4 及以下的產(chǎn)品，但是我們會(huì )往更高容量去做。

這也意味著(zhù)，18 nm 以下 DRAM 制程設備的限制直接制約了國產(chǎn) DRAM 公司的 DDR5 研發(fā)進(jìn)程。不過(guò)在 DDR5 的內存接口方面，瀾起科技、聚辰股份等公司已經(jīng)取得一些成就。如今瀾起科技已推進(jìn) DDR5 第二子代 RCD 芯片量產(chǎn)準備工作，并開(kāi)展 DDR5 第三子代 RCD 芯片量產(chǎn)版本的研發(fā)；聚辰股份與瀾起科技合作開(kāi)發(fā)配套新一代 DDR5 內存條的 SP 產(chǎn)品，為 DDR5 內存模組不可或缺的組件。

綜合來(lái)看，雖然中國是全球最大的 DRAM 芯片消費國之一，但在 DDR5 顆粒制造方面，中國企業(yè)的技術(shù)積累尚不充分，因此難以實(shí)現自主制造。不過(guò)，中國在內存產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正在逐步提高。一些國內企業(yè)正在加大科研投入，積極研發(fā) DDR5 顆粒的制造技術(shù)，并取得了一些進(jìn)展，國產(chǎn) DDR5 攻堅之路或許不會(huì )太遠。