【導讀】2017年是DRAM需求強勁成長的一年。過去三年來，平面DRAM微縮已經(jīng)大幅減緩了。DRAM正轉變?yōu)橘u方市場，并為廠商創(chuàng)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，現(xiàn)在是時候尋找低成本替代方案了。
動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)價格持續(xù)升溫，而要緩解這個價格居高不下的問題并不容易，因為它并非來自供給與需求的失衡，而是源于平面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，平面DRAM微縮已經(jīng)大幅減緩了。因此，DRAM正轉變?yōu)橘u方市場，并為廠商創(chuàng)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(fā)展藍圖的計劃與現(xiàn)實。（來源：WSTS、IC Insights、David Manners）
目前，MRAM和PCM等新興存儲器對于平面DRAM帶來了挑戰(zhàn)。然而，MRAM轉向嵌入式應用，而PCM(如3D XPoint)則被用于高端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面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。由于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(shù)指數(shù)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，也只能線性提高DRAM位輸出，再加上制造成本較高，將使得DRAM的價格更昂貴。此外，以賣方市場來看，DRAM供應商也沒什么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，從平面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(shù)(dpw)。只要3D DRAM的晶圓制造成本合理，而且易于產生，那么采用3D DRAM技術將有利于降低成本。
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對于DRAM微縮的延續(xù)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(fā)性雙列直插式存儲器模塊(NVDIMM)有很多種類型；相較于其他以儲存為導向的NVDIMM，DDR4 NVDIMM能夠表現(xiàn)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(低于100ns)的優(yōu)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，并以大量的主存儲器大幅提升系統(tǒng)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(xiàn)大約DRAM成本的一半，但可能存在量產問題。
傳統(tǒng)的平面NOR由于單元(cell)尺寸較大(約10F2～12F2)而使得價格不菲。因此，3D NOR對于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(yè)界正因持續(xù)高漲的DRAM價格而受沖擊，只能坐待下一次低潮期的出現(xiàn)。許多分析師認為，目前這一波穩(wěn)步上揚的態(tài)勢只能說是DRAM的另一個榮景，預計接下來將隨著市場供需平衡而出現(xiàn)低潮期。
然而，現(xiàn)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的歷史就會發(fā)現(xiàn)，當DRAM位需求成長超過45%時，就會開始出現(xiàn)下滑并導致供過于求。如今，摩爾定律已經(jīng)不再適用于平面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，我們并未看到平面DRAM的位需求成長率超過45%，預計未來也不至于出現(xiàn)任何低迷市況。
當然，我們現(xiàn)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系統(tǒng)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，平面DRAM一直沒什么進展。現(xiàn)在，我們必須開始創(chuàng)新DRAM了。
