◇死.硬.派◆

    市场研究机构半导体透视（SI）公司日前披露，内存生厂商奇梦达（Qimonda AG）和美光科技（Micron Technology Inc.）先于三星电子已经开始交付DDR3内存样品，全球内存行业“掌门”三星电子在DDR3方面处于落后地位。美光科技公司内存部门高级营销总监Bill Lauer表示，今年中期，美光科技将量产1Gb的DDR3芯片，同时提供2Gb的芯片样品。

    突破瓶颈DDR3内存呼之欲出

    2006年是PC处理器市场中波动最大的一年：AMD平台接口整体升级，Intel推出了全新微架构的Core核心处理器，双核处理器逐渐成为主流。随着工艺制程的革新和新技术的应用，处理器的性能一直在稳步提高。但目前而言，无论是AMD还是Intel，只通过提高倍频来制造更高主频产品的办法似乎已经走到了尽头：AMD的产品一直无法突破3GHz大关，Intel的4GHz的Netburst微架构处理器也已经破产。

    最终，双方才发现采用更先进的微架构，使处理器工作在更高的外频时钟下才是获得强大性能的可行办法，Core 2 Duo处理器的面世可以很好地说明这一点。但这样又产生了一个新的问题：随着处理器外频的不断提高，前端总线也相应提高，同时对内存带宽的要求也大大提高。这必然要求有更高频率的内存与之搭配。

 内存趋势

    随着高端处理器的陆续上市，DDR2 667内存已经渐渐不能满足高端处理器对内存带宽的需求，DDR2 800内存将逐渐替代DDR2 667成为市场的主流。但随着处理器频率的不断提升，即便是DDR2 800内存也会逐渐成为系统性能提升的瓶颈。由于DDR2的数据传输频率发展到800MHz时，其内核工作频率已经达到了200MHz。因此受到DDR2内存本身设计的限制，其频率不能满足更高带宽的平台的使用，再向上提升较为困难。这就需要采用新的技术来保证速度的可持续性发展，所以早在几年前便被提出的DDR3内存呼之欲出，用以满足更高带宽的需求。

DDR3比DDR2好在哪里？

    DDR3内存采用100nm以下的生产工艺，并将工作电压从1.8V降至1.5V，可以减少30%的功耗，I/O缓冲的电压也更低，驱动阻抗也降低了。在工作频率方面，DDR3内存将会从800MHz起跳，目前最高能够达到1600MHz。由于目前最快的DDR2内存已经达到800MHz/1066MHz的速度，因而在去年的Computex大展上有多个内存厂商展出了1333Mhz的DDR3内存模组。在性能方面，DDR3内存将拥有比DDR2内存更强的带宽功耗比(Bandwidth per watt)。相比现有的DDR2-800产品，DDR3-800、1067及1333的功耗比分别为0.72X、0.83X及0.95X，不但内存带宽大幅提升，功耗表现也比较出色。此外，DDR3内存还采用点对点的拓朴架构以减轻地址/命令与控制总线的负担。DDR3还增加了一些新特性，增加了异步重置（Reset）与ZQ校准功能，用ZQ阻值来校准数据。

    相对于DDR2内存的4bit预取机制，DDR3内存模组最大的改进就是采用了8bit预取机制设计，也就是内部同时并发8位数据。在相同Cell频率下，DDR3的数据传输率是DDR2的两倍。这样DRAM内核的频率只有接口频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz，当DRAM内核工作频率为200MHz时，接口频率已经达到了1600MHz。而当DDR3内存技术成熟时，相信有实力的内存厂商将推出DDR3-2000甚至2400的频率更高的内存。

    虽然内存发展出DDR2、DDR3等很多的类型，但是它们都是基于原始的DRAM单元，基本的DRAM架构仍然是现代内存类型的基础。虽然有很多尝试希望丢弃这种陈旧的以晶体管为基础的存储方式，出现了一些新的存储技术，如磁性随机存储器（MRAM，MAGnetoreSIStive RAM）、铁电体随机存储器 (FRAM，Ferroelectric RAM)等，虽然都属于非易失性存储器，但是它们都没有获得足够的成功。实际上，DRAM是一个晶体管和一个电容的结合体，很简单也很高效。所有的现代内存类型都继承了DRAM的优点和缺点：它需要刷新，以及有操作频率的上限（这也是用电容充电来存储数据的弊病）。可以说DRAM的频率发展总是会面临着瓶颈，厂商只有在读取架构上做文章，通过多位预取、并行传输来提升内存的数据传输率。

DDR3内存技术解析

    通过上面的介绍，我们也不难发现DDR3的优势所在：它拥有更高的外部数据传输率，更先进的地址/命令与控制总线的拓朴架构，在保证性能的同时将能耗进一步降低。

 DDR3功耗改善计划

    DDR3在DDR2的基础上采用了以下新型设计：

    1．8bit预取设计。DDR2和早期的DDR架构系统，突发传输周期为4也是常用的，DDR2为4bit预取，DDR3为8bit预取，这样DRAM内核的频率只有接口频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。

    2．采用点对点的拓朴架构，以减轻地址/命令与控制总线的负担。这是为了提高系统性能而进行的重要改动，也是DDR3与DDR2的一个关键区别。在DDR3系统中，一个内存控制器只与一个内存通道打交道，而且这个内存通道只能有一个插槽，因此，内存控制器与DDR3内存模组之间是点对点（Point-to-Point，P2P）的关系（单物理Bank的模组），或者是点对双点（Point-to-two-Point，P22P）的关系（双物理Bank的模组），从而大大地减轻了地址/命令/控制与数据总线的负载。而在内存模组方面，与DDR2的类别相类似，也有标准DIMM（台式PC）、SO-DIMM/Micro-DIMM（笔记本电脑）、FB-DIMM2（服务器）之分，其中第二代FB-DIMM将采用规格更高的AMB2（高级内存缓冲器）。

    3．采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从1.8V降至1.5V，在DDR3系统中，对于内存系统工作非常重要的参考电压信号VREF将分为两个信号，即为命令与地址信号服务的VREFCA和为数据总线服务的VREFDQ，这将有效地提高系统数据总线的信噪等级。

    4.增加异步重置（Reset）与ZQ校准功能。重置是DDR3新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。这一引脚将使DDR3的初始化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止所有操作，并切换至最少量活动状态，以节约电力。在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所有数据接收与发送器都将关闭，所有内部的程序装置将复位，DLL（延迟锁相环路）与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。这样一来，将使DDR3达到最节省电力的目的。

 DDR3内存颗粒

    ZQ也是一个新增的脚，在这个引脚上接有一个240欧姆的低公差参考电阻。这个引脚通过一个命令集，通过片上校准引擎（On-Die Calibration Engine，ODCE）来自动校验数据输出驱动器导通电阻与ODT的终结电阻值。当系统发出这一指令后，将用相应的时钟周期（在加电与初始化之后用512个时钟周期，在退出自刷新操作后用256个时钟周期、在其他情况下用64个时钟周期）对导通电阻和ODT电阻进行重新校准。

厂商对DDR3内存的态度

    据Intel最新桌面平台规划，Intel将会于2007年第二季起，推出支援DDR3内存模组、产品代号为Bearlake的芯片组产品，但是Intel预计DDR3内存可能在2009年才有望成为市场主流，Intel芯片组事业部总经理Malinowski说，到那时市场才能准备好接受DDR3内存。

    AMD也明确表示将会在新一代处理器K8L中提供对DDR3内存的支持，这与当年对DDR2内存的暧昧形成鲜明对比。从AMD的路线图看，AMD K8L架构原生支持4核心设计。在2007年中，AMD将推出双核心桌面版本的K8L处理器，K8L处理器将支持DDR2和DDR3内存。而从目前的情况来看，DDR2内存显然不是AMD最好的选择，高频率、低时序的DDR3内存必然会是AMD积极开拓市场的对象。同时，加大对DDR3内存的支持力度，也可以让AMD改善与Intel的竞争中的被动地位。

 AMD投身DDR3内存标准

    根据Samsung内存模块最新规划，Samsung将于2007年第二季开始出货桌面系统用DDR3-800/1066产品，第三季推出DDR3-1333。但要在2008年下半年才会推出最高速的DDR3-1600产品。而行动平台则要在2008年第一季才会导入DDR3产品，速度为DDR3-800/1066，2009年第一季则会提升至DDR3-1333。

    早在2002年6月，JEDEC就宣布开始开发DDR3内存标准。但由于缺乏处理器厂商的支持，DDR3内存也一直只是概念中的产品。直至Computex 2006台北会展上，我们才看到威刚科技向人们展示了新一代的DDR3内存的工程样品。而如今两大处理器厂商巨头的全力支持，让内存厂商获得了最大的动力，可以明显加快DDR3内存的量产及上市。

    DDR3内存发展面临的问题

    任何产品的成本问题都会影响产品的上市时间。DDR3的发展同样面对着成本增加的问题。从设计的角度上来看，因为DDR3的起始工作频率是1066MHz，线路间的电磁干扰控制和信号同步问题就直接摆在了面前。这对电路布局的设计能力是很大的挑战，很可能需要在PCB上增加一些额外的控制电路，因此将影响到整体的成本。DDR3 PCB电气性能的提高大概要比DDR2 PCB的价格多出了30%～40%，模块的结构成本也会增加。

    而由此可见DDR3的普及还要走漫长的道路。从iSuppli于2006年第三季作出的DDR3对比DDR2出货量与价格预估报告可以看出，2007年DDR3内存模组出货仅占DDR3与DDR2内存模组市场总和不足一成，而DDR3内存模组售价平均比DDR2高出约五成。2008年DDR3内存模组出货将会提升至25%，而售价将会大幅贴近DDR2内存，但预计要直至2009年，市场才可能出现交替。

    但同时我们也要看到，受vista操作系统的影响，今后内存的大容量趋势已经不可阻挡。随着高密度的DDR3内存颗粒的普及应用，对于降低高容量内存成本以及减少封装成本都是大有帮助的，这将会推动DDR3内存的普及速度。

    DDR3发展前景预测

    虽然到2009年，DDR3才会成为市场的主流，但是各大内存厂商还是很看好DDR3的前景。市场调研机构IDC公司资深分析师Shane Rau说：“2007年初将出现一些吞噬内存的计算和消费级应用，如微软公司的vista操作系统。DDR3初期将有助于服务器、笔记本电脑和台式机市场，然后将用于图像和高清电视等消费级应用。”可见DDR3的普及趋势已定，也只是时间早晚的问题。