DRAM的市场前景如何，它的未来该如何发展

（文章来源：EEWORLD）
内存——尤其是DRAM——已经成为人们关注的焦点，因为它发现自己正处在提高系统性能的关键路上。

这并不是DRAM第一次成为人们关注的焦点。问题是，并不是所有的事情都以相同的速度发展，从处理器性能到晶体管设计，甚至到制造这些设备的技术，所有的事情都出现了串行瓶颈。现在轮到回忆了。Rambus的IP核心产品营销高级总监Frank Ferro表示:“在瓶颈方面，内存系统再次处于前沿。人工智能正在推动对内存容量和带宽的巨大需求。为了让DRAM市场保持活跃，可能需要进行规模化、封装，甚至是激进的存储单元（bit-cell）的创新。

为了满足我们对内存的需求，将当前的DRAM扩展到更小的维度以增加容量是一种明显的策略。但是DRAM可能会遇到规模束缚。所以我们就需要新方法。也就是说，DRAM的扩展结束之前已经被错误地预测过了。十多年前，ITRS的路线图说90nm制程将是DRAM的发展方向。Objective Analysis总负责人Jim Handy表示，我们现在处于16nm (1z)的位置。

DRAM有几种不同的风格，能够吸引不同的应用，甚至在人工智能中也是如此。对于ML训练，HBM是优先的选择。这是一种超过摩尔的方法，将很多个DDR芯片堆叠在一起后和GPU封装在一起，实现大容量，高位宽的DDR组合阵列。这是一项相对较新的技术，而且这种能力是要付出代价的，但ML-training件制造商愿意为此付出代价。

除了普通的DDR内存，还有最初用于图形的GDDR和用于低功耗的LPDDR。后两者正被应用于汽车中的边缘推理和高级驾驶员辅助系统(ADAS)，以寻求容量、延迟、带宽、功率和价格的平衡。

Rambus研究员、著名发明家Steven Woo表示:“DRAM有很多吸引人的特点，包括读写时间、功率和无限的续航能力。”这些特性为任何其他想要挑战DRAM的技术或方法设置了很高的门槛。Cadence的IP集团产品营销总监马克格林伯格(Marc Greenberg)表示，“就其售价而言，这是一项令人震惊的技术，”然而，如果DRAM停止缩放会发生什么呢?随着时间的推移，这些优势会消失吗?

所有DRAM变体的核心是基本存储单元bit cel——电容器。Greenberg 解释：“DRAM基本上是一个模拟电路。它们不会像数字电路那样缩小，”缩放到更小的尺寸意味着缩小电容器的尺寸。这使得每个电容层上剩下的电子更少，这使得存储单元的状态更不稳定。所以，诀窍在于找到一种方法，把更多的电子放到一个占地面积更小的电容器上。

使这成为可能的第一个变化是制造一个垂直型电容器结构而不是一个水平的。这样可以使电容器表面垂直放置，使其在不影响芯片表面的情况下生长。但这种增长是有限度的。据TechInsights的退休研究员Dick James介绍，即使是现在，DRAM存储单元的纵横比也高达30:1。Rambus指出，相比之下，迪拜的哈利法塔的高宽比仅为6:1，这仅为迪拜塔的五分之一。

当这些锥形圆柱体的底部缩小，以便更多的东西可以装到芯片上时，高度必须增加，以保持相同的电容器表面积，从而推动长径比。Handy:“超高k电介质可以通过增加每区域的电容来进一步利用DRAM，尽管这些材料很难管理。”

简化DRAM存储单元电容，不按比例放大。先进的纵横比可以是这里所示的两倍。DRAM已经突破了许多预测的限制，到目前为止，这种情况还在继续。基本比例预计通过1γ(γ)节点的发展。提前1 1α和β,节点之间有1.5到2年, 这花了我们6年的时间。HBM也提供了更大的容量与给定的存储单元。随着堆码技术成本的下降，这也有助于延长DRAM寿命。

除容量之外，带宽是另一个主要需求。Rambus的Woo表示，这一速度每5到6年就翻一番。虽然这有助于更快地提取内容，但也使线路设计更加精巧。对于记忆内外的信号而言，内存完整性是一个重要的问题。此外，数据速率也对电源构成了挑战。特别是对于ML系统，数据移动是功率的主要贡献因素，因此必须在增加带宽的同时尽量降低功率。

参考建筑技术也有助于更好地利用我们的记忆，部分原因是成本原因。Handy表示，手机已经从使用NOR flash和SRAM转向使用NAND flash和DRAM。这使得设计更具挑战性，但NAND闪存和DRAM的低成本使其值得一做。虽然这可能会大量使用到DRAM，但另一种技术已经在侵蚀了DRAM市场。事实证明，更大的平均延迟不是通过添加更多的DRAM来实现的，而是通过在快速内存之后添加更多的Flash来实现的。Handy在一个单独的博客中详细说明了原因，因为它不是直观的。

尽管考虑了所有这些因素，DRAM的需求似乎并没有减少，问题仍然是扩展能持续多久，以及之后会发生什么。
（责任编辑：fqj）