動態隨機存取存儲器(DRAM)價格持續升溫，而要緩解這個價格居高不下的問題並不容易，因為它並非來自供給與需求的失衡
，而是源於平麵DRAM的摩爾定律終結。

 

2017年是DRAM需求強勁成長的一年。如圖1所示
，過去三年來，平麵DRAM微縮已經大幅減緩了。因此，DRAM正轉變為賣方市場
，並為廠商創造了新的利潤記錄。就像石油危機一樣
，在DRAM危機下，客戶必須為DRAM付出了更多代價。因此，本文將討論我們可以找到哪些低成本DRAM解決方案。

 

圖1：DRAM發展藍圖的計劃與現實。（來源：WSTS
、IC Insights、David Manners）

 

目前，MRAM和PCM等新興存儲器對於平麵DRAM帶來了挑戰。然而，MRAM轉向嵌入式應用
，而PCM(如3D XPoint)則被用於高端SSD應用。實際上，考慮到單位成本
、性能和可靠性
，它們也很難直接取代平麵DRAM。因此，新興的存儲器目前正在尋找自己的利基市場。

 

DRAM晶圓廠擴產是提高DRAM供應的一種方法。然而
，DRAM廠商可能會猶豫不決
，因為新廠的成本大約是升級晶圓廠的六倍。由於DRAM的橫向微縮，供應商開始升級晶圓廠來提高DRAM產量
，從而以2N倍數指數級地提高了DRAM位輸出。相形之下
，新晶圓廠明顯需要更多的投資，也隻能線性提高DRAM位輸出，再加上製造成本較高，將使得DRAM的價格更昂貴。此外，以賣方市場來看，DRAM供應商也沒什麼特別有力的理由需要通過投資新晶圓廠來增加DRAM晶圓廠的產能。

 

因此
，從平麵DRAM轉換到3D DRAM是大勢所趨。如圖2所示，采用3D DRAM可以增加每片晶圓的可切割芯片數(dpw)。隻要3D DRAM的晶圓製造成本合理
，而且易於產生，那麼采用3D DRAM技術將有利於降低成本。

 

圖2：3D DRAM可讓每片晶圓切出更多的芯片與低成本DRAM。

 

當然，3D DRAM對於DRAM微縮的延續至關重要。但遺憾的是，DRAM供貨商尚未擁有自己的3D DRAM技術。

 

另一項建議是采用DDR4 NVDIMM，以取代DRAM作為主存儲器。非揮發性雙列直插式存儲器模塊(NVDIMM)有很多種類型；相較於其他以儲存為導向的NVDIMM

，DDR4 NVDIMM能夠表現得和DRAM一樣快

，而且可以作為主存儲器。幾年前，英特爾的3D XPoint看好DDR4 NVDIMM作為切入點，因為3D XPoint擁有NOR型閃存讀取延遲低(低於100ns)的優點，因而能像DRAM一樣快速運作。它也不需要預測軟件，因而能夠始終保持高性能。此外，采用單層儲存(SLC)的SLC NOR閃存具有很高的耐久性。因此，DDR4 NVDIMM的NOR閃存能夠取代DRAM，並以大量的主存儲器大幅提升係統性能，如圖3所示。

 

如果能通過3D NOR帶來價格更可負擔的NOR閃存，DDR4 NVDIMM可能更具吸引力。預計第二代3D Xpoint (即4層堆棧版本)可以實現大約DRAM成本的一半，但可能存在量產問題。

 

傳統的平麵NOR由於單元(cell)尺寸較大(約10F2～12F2)而使得價格不菲。因此
，3D NOR對於DDR4 NVDIMM來說必不可少。以3D NOR的情況來看，成本大約會是每GB6美分。

 

圖3：DDR4 NVDIMM搭配3D DRAM與3D NOR的配置。

 

以10GB 3D DRAM加上1TB 3D NOR來看，DDR NVDIMM的成本大約是10美元+60美元=70美元。目前，業界正因持續高漲的DRAM價格而受衝擊
，隻能坐待下一次低潮期的出現。許多分析師認為，目前這一波穩步上揚的態勢隻能說是DRAM的另一個榮景，預計接下來將隨著市場供需平衡而出現低潮期。

 

然而
，現在要預測未來的DRAM市場應該考慮更多因素。如果我們看看DRAM的曆史就會發現
，當DRAM位需求成長超過45%時，就會開始出現下滑並導致供過於求。如今，摩爾定律已經不再適用於平麵DRAM了
，而其位需求的成長也將會是過去23年來的最低點。不過，我們並未看到平麵DRAM的位需求成長率超過45%
，預計未來也不至於出現任何低迷市況。

 

當然，我們現在還無法選擇3D DRAM，因為技術尚未到位。使用3D NOR的NVDIMM能夠大幅降低內存子係統的總擁有成本，因為3D NOR每GB約6美分的價格能夠取代DRAM和SSD，同時作為主存儲器和儲存存儲器。眾所周知，過去幾十年來
，平麵DRAM一直沒什麼進展。現在
，我們必須開始創新DRAM了。

 

 

 

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