電子工程專輯20110422http://www.eettaiwan.com/
行動 DRAM (Mobile DRAM)廠商正面臨著庫存不足，以及因應智慧手機(Smartpnohe)和平板裝置(Tablets)而生的對產量及頻寬需求，迫使業者必須轉向下一代技術的挑戰。
在廣泛的DRAM領域內，所有業者都竭盡全力爭取行動DRAM這一市場，希望跟上此一領域對產量和頻寬需求的快速變化。
mobile DRAM是一種納入低功耗特性的特殊DRAM。包括爾必達(Elpida)、海力士(Hynix)、美光(Micron)和三星(Samsung)等主要供應商，都面臨著OEM客戶的智慧手機和平板裝置熱銷所引發的庫存不足問題。據市場消息指出，爾必達將大部份PC DRAM產能轉為生產mobile DRAM，以因應蘋果(Apple)公司的iPad 2需求。
同一時間，手機市場的頻寬要求也不斷對當代mobile DRAM技術提出挑戰，迫使廠商們朝下一代標準轉移。
“對頻寬的要求已達到顛峰，”參與設計下一代記憶體技術的Serial Port Memory Technology (SPMT)聯盟總裁Jim Venable說。目前最快速的mobile DRAM技術──低功耗雙倍數據率2 (LPDDR2) mobile DRAM“也已經快要走到盡頭了”，Venable表示。

各陣營都推出了下一代mobile DRAM技術，以響應迫切需要更多頻寬的要求。目前主要參選技術有 LPDDR3, LPDDR4 ，行動產業處理器介面聯盟的M-PHY，Rambus的 Mobile XDR，Silicon Image公司的 SPMT 和 wide I/O。三星和其他業者支持wide I/O，而美光科技正在推動 LPDDR3。
三星半導體的mobile DRAM總監 Mueez Deen指出，要預測哪個技術是贏家還為時過早，但他表示，未來針對主流設備，市場只能容納“一種新技術”，或有可能“前兩大技術並存”。
頻寬問題迫使業界不斷呼喊著新技術。舉例來說，LG電子最近推出具備‘裸視型’3D顯示、雙相機鏡頭和HD視訊功能的4G智慧手機 Optimus 3D 。
LG 的智慧手機是採用德州儀器(TI)的 OMAP 4 雙核心應用處理器，以及LPDDR2 mobile DRAM。另外，蘋果 iPad 2 也採用 LPDDR2 mobile DRAM。
然而，有些人甚至在 LPDDR2 量產前就認為該技術已經過時了。基於LPDDR2的mobile DRAM技術具有最大8.5GB/s的峰值數據吞吐量，估計耗電量為360mW。到2013年，該產業的數據傳輸速率至少會達到500Mw、12.8GB/s，”Rambus策略開發副總裁Herb Gebhart說。
TI的OMAP 5應用處理器產品線經理Brian Carlson)表示，mobile DRAM未來也許要達到25.6GB/s的水平。目前的挑戰是如何開發出更快的技術，但又同時減小晶片尺寸及功耗，以延長電池壽命。
行動記憶體的風險很高。在智慧手機和平板裝置熱銷之前，mobile DRAM一直被認為是記憶體市場中的“一灘死水”，IHS iSuppli分析師Mike Howard說。現在，由於智慧手機和平板裝置的緣故，mobile DRAM預估2011年可成長71%。
mobile DRAM的成長已超越整體 DRAM業務。在PC一片不景氣聲中，DRAM市場2011年預估將達 355億美元，比2010年的403億美元下跌11.8%，IHS表示。

未來，智慧手機和平板裝置中的DRAM含量將從今天的512MB提高到1GB，相較之下，PC的DRAM平均含量3.4至3.5GB左右，Raymond James & Associates分析師Hans Mosesmann說。
由於手機對尺寸與功耗的嚴格需求，mobile DRAM成本大約是PC DRAM的2~4倍以上。mobile DRAM的業務模式是以依訂單生產(build-to-order)為主，驅動價格下降的因素是成本降低，而非像DRAM一樣依照供給和需求的波動，IHS的Howard說。
但隨著競爭加劇，可預測的供給/需求模型逐漸失效。現在的供給和需求看來是平衡的，但第二季將出現供過於求，Howard說。“另外，我們也看到下半年將出現供應吃緊的情況。
”
頻寬需求驅動技術發展
從技術端來看，該領域預期將出現大幅的變化。上一代mobile DRAM是基於低功耗同步DRAM技術，最近一代的是LPDDR1。 LPDDR1 mobile DRAM是1.8V、200MHz的元件，吞吐量為400MB/s。
LPDDR1已經遭遇性能極限，廠商們正在加速提供以LPDDR2為基礎的元件，這些1.2V的元件據說可降低50%以上的功耗。LPDDR2藉由採用陣列自刷新等技術來達到降低功耗的目標。
LPDDR2運作在100~533MHz，數據傳輸速率從200~1,066MB/s。最多可將4個元件以層疊式封裝(PoP)整合，從而製造出總數據率8.5GB/s的產品。
就在業界廠商生產 LPDDR2元件之際，美光則領先朝LPDDR3轉換，據表示，這種新元件運作在800MHz，或可達1.6GB/s。在整合4個元件後，美光的mobile DRAM架構總監Dan Skinner表示，LPDDR3的峰值吞吐量可以達到12.8GB/s。
LPDDR2將能滿足大多數行動通訊系統的要求，但在短期內，“前10%的最高階系統將會需要LPDDR3，Skinner說。Skinner同時主持JEDEC的LPDDR3任務小組。LPDDR3的最終草案規範將在今年底完成。
但競爭對手三星對LPDRR3反應冷淡；LPDDR2的壽命還沒到盡頭，至少到2012年它都將是一種記憶體選項，三星的Deen說。
三星已開始出貨 533MHz、4Gb的LPDDR2 mobile DRAM，採用30nm級技術。新元件將讓行動裝置擁有更長的電池壽命，Deen表示。
在此之前，必須用4個2Gb的LPDDR2晶片堆疊，以建構一個儲存密度達1GB的元件。而現在，據Deen表示，只需堆疊兩個4Gb LPDDR2便可達到相同的1GB密度，同時可減少20%的封裝高度，且功率也能降低25%。
除了LPDDR2，三星已宣佈支援SPMT和wide I/O。wide I/O運作在較低的頻率以降低功耗。傳統 DRAM有多達 32個數據通道。據該技術的支持者指出，wide I/O DRAM則是四通道、128線(lane)技術，總共可提供512個I/O，總頻寬達12GB/s。
廠商們希望2013年能推出wide I/O DRAM。在更遠的未來，供應商認為他們可採用基於矽穿孔(TSV) 3D堆疊技術來整合多個wide I/O記憶體，但目前TSV昂貴的建置成本和缺乏EDA工具支援仍是主要障礙。
“TSV還沒有準備好，”SPMT的Venable說。LPDDR2已來日無多，而 LPDDR3 是一種‘治標’的技術，儘管它速度快，但卻會消耗更多功率。
儘管尚未證實，但SPMT聲稱已握有解決方案。去年，SPMT放棄了原有的串列方法，推出平行/串列混合技術。這種稱之為 SerialSwitch 的技術運作在1.6GB/s平行模式，而在串列模式下每通道運作速度可達6.4GB/s。
SPMT小組成員包括ARM、海力士、LG電子、Marvell、三星電子和Silicon Image。第一款基於SPMT的DRAM預計今年底問世。
在此同時，Rambus公司稱其Mobile XDR可提供高達17GB/s的頻寬。Mobile XDR補足了LPDDR3的不足之處，Rambus的Gebhart說。LPDDR3 500mW功耗閾值的特性已經“超過”了這個產業的目標，他說。“ LPDDR3確實可提供足夠的頻寬，但它的功率太高了。”
那麼，下一步又是什麼？部份業界人士已經開始討論 LPDDR4──它可能實現，也可能不會實現。我們還可看到另一種技術M-Phy，該技術由行動產業處理器介面聯盟支援。 MIPI規格是專門用於顯示器、相機、音訊、視訊、記憶體、電源管理和基頻到射頻通訊等應用中的晶片-晶片介面。它與mobile DRAM有一些間接競爭關係，但對記憶體也有一些影響。

圖3：驅動mobile DRAM降價的主要是成本降低，而非供給和需求的波動。
步履蹣跚的技術競賽
而下一代mobile DRAM技術誰將獲得最後勝利？儘管尚未有定論，但wide I/O DRAM技術看來稍微領先。據報導，諾基亞已通過該規格，而Hynix和三星也紛紛跟進。
但其他的手機公司並未發表意見。摩托羅拉(Motorola)和RIM並未就此議題的採訪作出回應。而蘋果則或許是全球上最神秘的廠商。
一個最有可能的線索是觀察應用處理器供應商。應用處理器支援的智慧手機、平板電腦和其他行動設備的許多功能，如無線連接、電源管理、音訊和視訊等。每一款應用處理器也都支援特定OEM製造商認可的mobile DRAM標準。

作為應用處理器供應商，TI正密切關注視所有的技術標準，但看來似乎已出現領先者。“wide I/O擁有許多優勢，”TI的Brian Carlson布賴恩說。“最終整個產業將往該技術轉移。”
Qualcomm的應用處理器副總裁Raj Talluri則表示，要預測何者勝出為時尚早，但他同時指出，業界一直在企求“更多的CPU處理能力”，以滿足新興數據密集型應用的要求。
事實上，行動設備對頻寬激增的需求，也刺激業者推出更強大的應用處理器。該領域的主要競爭廠商包括Nvidia、高通(Qualcomm)和德州儀器。
今年稍早，高通公佈其Snapdragon系列應用處理器的下一代架構。該處理器微架構代號是 Krait，據說每個核心可提供高達 2.5 GHz的速度。該技術是以ARM架構和28nm製程為基礎，預計將推出單、雙核心和四核心版本。
TI最近推出採用28nm製程的多核心OMAP 5。該處理器將有兩個版本：針對智慧手機的OMAP5430；以及針對行動運算和消費性產品的OMAP5432。
編譯： Joy Teng
(參考原文： Mobile apps bring momentum to DRAMs，by Mark LaPedus)