内存接口芯片技术有哪些

Rambus公司已成为全球仅有的三家内存接口芯片供应商之一,另外两家分别是澜起科技和瑞萨(原 IDT),主要产品包括内存接口芯片、内存接口 IP 及安全 IP 方案。

(1)内存接口芯片:公司深耕行业多年,实现从初代产品到最新一代 DDR5 产品的完整覆盖,目前在售产品包括业界领先的 DDR4 和 DDR5 系列芯片组;

(2)高速接口 IP:公司提供业界领先的互连和接口 IP,包括完整的子系统解决方案、数字控制器和PHY IP,适用于PCIe、CXL、HBM、GDDR 和DDR标准;

(3)安全 IP:支持数据中心、服务器中静态数据、动态数据的加密,为客户提供硬件级的安全 IP 方案。这些产品和方案精准契合了数据中心的应用需求,比如企业级内存条、AI 加速芯片、智能网卡、网络交换机、内存扩展和池化等。

DDR5表现显著优于DDR4,带动新一轮增长

DDR 即 DDR SDRAM,是双数据率同步动态随机存储器的简称。作为 SDRAM 的第二代产品,其数据的传输速度是 SDR(Single Data Rate,单倍数据速率)内存的两倍,通过允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据,不需要提高时钟的频率就能实现双倍的 SDRAM 速度。内存标准升级,新一代产品性能大幅提升。2020 年 7 月,JEDEC(固态技术协会)正式发布新一代主流内存标准 DDR5 SDRAM 的最终规范。为满足对高效内存性能日益增长的需求,DDR5 相比其前身 DDR4 实现了性能的大幅提升:(1)传输速度更快:从DDR4 内存的 1.6Gbps 起步提升到 4.8Gbps 起步;

(2)能耗更低:工作电压从 1.2V 下降到 1.1V,且集成 PMIC(power management IC),优化电源管理,综合节能性提升 30%;

(3)稳定性提高:支持晶粒内建纠错(On-Die ECC)机制,每 128 位元数据附带 8 位元纠错码;

(4)内存密度更大:单内存芯片的密度从 16Gb 达到 64Gb,40 个元件的LRDIMM 的有效内存容量达到 2TB;

(5)存取效率提高:采用彼此独立的 40 位宽双通道设计,每个通道的突发长度从 8 字节翻倍到 16 字节。

JEDEC 将 DDR5 描述为一种“具备革命意义”的内存架构,迎合 AI、云计算、物联网等新技术带来的存储和数据的传输需求。继 DDR5 DRAM 成为英特尔“Alder Lake”第 12 代处理器的标准配置之后,AMD 也宣布其 7000 系列处理器将支持 DDR5 内存,并已于 2022 年 9 月 27 日正式上市。2022 年 12 月 21 日,存储芯片领军企业三星宣布,其利用 12 纳米级制程工艺成功开发出 16Gb DDR5 DRAM,并在最近与 AMD 完成了兼容性测试,计划将于 2023 年开始批量生产。当前市场正在经历由 DDR4 至 DDR5 的更新换代,DDR5 的普及有望为行业带来新一轮增长。

CXL 浪潮将至,Rambus技术积累显优势

2019 年,英特尔推出了 CXL 技术(Compute Express Link),短短几年时间,CXL便成为业界公认的先进设备互连标准,其最为强劲的竞争对手 Gen-Z、Open CAPI 都纷纷退出了竞争,并将 Gen-Z 协议、Open CAPI 协议转让给 CXL。CXL 趋势成为行业共识,服务器架构迎来重大变革。CXL 能够让 CPU、GPU、FPGA或其他加速器之间实现高速高效的互联,并且维护 CPU 内存空间和连接设备内存之间的一致性,从而解决了各设备间的存储割裂的问题,满足高性能异构计算的要求,能够大大降低内存的分割导致的浪费和性能下降。CXL 可被视为 PCIe 技术的再提高版本,并在其基础上延伸了更多变革性的功能。CXL2.0 内存的池化(Pooling)功能较好的实现了以内存为中心的构想,可以较大地节约数据中心的建设成本,同时也将带动 DRAM的用量。CXL3.0 则实现 Memory sharing(内存共享)和内存访问,在硬件上实现了多机共同访问同样内存地址的能力。CXL 1.1 和 2.0 旨在以 32GT/s 的速度利用 PCIe 5.0 协议,而 CXL 3.0 则扩展到 PCIe 6.0 协议,将传输速率提高一倍,达到 64GT/s 的速度,且大幅降低了搭建数据中心的总成本。

CXL 增加了芯片内部的技术复杂性,这需要集成电路(IC)和复杂的片上系统(SoC)专业知识来设计、开发和执行复杂的 SoC。在 CXL 存储器解决方案方面处于强势地位。目前 Rambus 正在销售 CXL 相关解决方案,有望在 CXL 技术领域拓展营收新增长点。

Rambus通过兼并收购不断拓展其产品组合与业务范围

2011 年收购的Cryptography Research, Inc.扩展了其在加密解决方案方面的专业知识并增强其安全产品。2012 年收购的 Lighting Science Group 的 LED 业务在节能照明市场上扩展其技术组合。2012 年收购的 Unity Semiconductor 使其存储器产品多样化并增强其存储器技术组合。2013 年收购的 GlobalFoundries 的硅 IP 资产加强其技术组合并增强其提供先进存储器解决方案的能力。2016 年收购的 Bell ID 扩展其在移动支付和智能票务市场的产品。2016年收购的 Snowbush IP 资产扩大其在高速接口市场的业务。2016 年收购的 Inphi Corporation 的存储器互连业务加强其在存储器市场的地位。2019 年收购的 Verimatrix 的硅 IP 和安全协议业务扩展其安全 IP 产品。从股价历史可以看出,兼并收购能短期推高Rambus 股价,可能的原因是兼并收购能向市场传递积极信号,让投资者对公司产生积极预期,然而由于缺少实质性的营收或者技术层面的飞跃,这种积极信号对股价的支撑难以为继,股价在短期繁荣后又迅速归于平寂。

2003 年,Rambus 在 RDRAM 的基础上推出了极限数据速率 DRAM(XDR DRAM)技术,使得股价获得较大幅度增长,紧随其后 Rambus 又于 2005 年推出 XDR DRAM。索尼选择 XDR DRAM 用于 PlayStation 3,股价再次迎来小高峰。XDR DRAM 最初与下一版本的 DDR2 竞争,后者将内存芯片的最高时钟速度提高到 200 兆赫兹 (MHz)。DDR3 具有与 DDR2 相同的时钟速度,但预取缓冲区宽度是其两倍,因此总体数据传输速率是其两倍,之后 Rambus 股价持续走低,并于 2012 年触底。

2014 年,DDR4 初步形成,2015 年随着 Intel Skylake 发布,DDR4 得到普及,DDR4 提高了对芯片的时钟速度和总线传输速率的要求,XDR DRAM 无法再匹配数据传输速度,2015 年,Rambus宣布新的 R+ DDR4 服务器内存芯片 RB26 DDR4 RDIMM 和 RB26 DDR4 LRDIMM。这款芯片组包括 DDR4 寄存器时钟驱动器和数据缓冲器,并完全符合 JEDEC DDR4 标准,Rambus 股价略有上浮。

2020 年,数据中心和云的需求增加,DDR4 市场份额稳步增长,此外 Rambus 在 DDR5 资格认证方面处于行业领先地位,Rambus 的产品收入创下了新高,股价也终于在近十年的低迷后获得质的飞跃。

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来源:轩哥技术分享
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