DDR4和LPDDR3内存样品实物、规格首曝

    目前的DRAM市场分两类主流技术：一种是用于服务器和PC的DDR3，另一种是用于智能手机、平板电脑等移动设备的LPDDR2，这些技术具体的指标均由各大半导体公司及其客户组成的业界组织JEDEC所制定。

    去年JEDEC在多个会议上陆陆续续公布了一些关于下代内存芯片产品DDR4的技术规格。而本周在旧金山召开的ISSCC 2012学术会议上，更是有厂商拿出了DDR4 DRAM和LPDDR3 DRAM这两款未来主力的实际成品，下面就让我们来看看它们的“庐山真面目”。

DDR4 DRAM的样品芯片速度可达3.3Gbps

    基本上来说，DDR4 DRAM的研发目标为速度达到DDR3 DRAM的2倍。目前多数高速DDR3 DRAM的传输带宽为1.6Gbps（1666Mbps，等效频率DDR3-1600），DDR4的具体目标自然是达到3.2Gbps。

     JEDEC为DDR4设定的目标是2013年进入服务器领域市场，2014年真正在主流PC市场取代DDR3。换一种说法，就是去年DDR4芯片还没有拿得出手的样品，顶多只是在实验室中能制造出来，比如三星电子在去年1月4日宣布DDR4 DRAM首次开发成功。


DDR3向DDR4的过渡计划


DDR3和DDR4 DRAM的主要规格

     不过全球最大存储芯片厂商三星到底不会让我们失望，这次三星和另一家韩国半导体大厂Hynix（海力士半导体）就在ISSCC 2012上拿出了真正的DDR4内存芯片样品。三星电子的样品基于30nm CMOS工艺和3层金属配线技术制造，单颗容量为4Gbit，设定运行电压为1.2V。实际运行的电压为1.14V，测定传输速度为3.3Gbps（DDR4-3300）。当然，在三星20nm半导体生产线已经投入运行的情况下，DDR4 DRAM未来肯定会使用更先进的20nm制程工艺，频率将会比等效3300MHz更高。


三星4Gbit DDR4 DRAM的核心照片和主要规格


三星DDR4 DRAM的数据测定结果

    而Hynix拿出的颗粒样品容量为2Gbit，制造工艺基于38nm CMOS和3层金属配线技术，设定运行电压同样为1.2V。实际运行频率为2.4Gbps（DDR4-2400），考虑到制造工艺为38nm也算是个不错的数字。而和DDR3 DRAM同样运行于2133Mbps的带宽时，新的DDR4内存颗粒工作电压仅为1.0V，消耗的电能对比DDR3可降低8成。


Hynix 2Gbit DDR4 DRAM的核心照片和主要规格


Hynix DDR4样品与DDR3的比较测试结果[page]

速度更快功耗更小的LPDDR3芯片

    从整体上看，LPDDR3 DRAM就是LPDDR2的高速版。和PC上DDR2/DDR3内存的区别类似，数据传输速度上LPDDR3可达LPDDR2的2倍，预计LPDDR3将于2013年广泛应用于移动设备。


JEDEC为LPDDR3 DRAM设定的主要设计目标


LPDDR3内存的架构

    ISSCC 2012上三星电子同样发表了它们的LPDDR3样品：单颗容量为4Gbit，基于30nm制造工艺，设定运行电压为1.2V，IO界面为32bit。最高可在85度环境中工作，电压最低可至1.05V，此时运行速度可达1.6Gbps，功耗低至406mW。32bit的整个芯片可达到6.4GByte/s的传输速度。


三星4Gbit LPDDR3的核心照片


三星LPDDR3的速度测试结果

    除此之外Hynix还拿出了它们在目前广泛应用的DDR3 DRAM上的最新研究成果。新的4Gbit DDR3颗粒采用23nm CMOS工艺和2层铜+1层铝配线制造，硅片面积仅为30.9mm2，设定运行电压为1.2V相当于超低电压版的DDR3U水平。23nm工艺的应用使得制造成本方面的竞争力也有很大提高。


Hynix新DDR3的核心照片


Hynix新DDR3样品的主要规格


    比较可惜的是，一贯在ISSCC上沉寂的美光（Micron）此次仍然没有动作，而日本尔必达（Elpida）由于受困于债务等因素同样没有出席，使得ISSCC这两年成为了三星和Hynix的“二人转”。