Новости по теме «Samsung разрабатывает первую в промышленности память LPDDR5X»

В новой памяти используется 12 нм класс производства, что является самым мелким процессом из доступных Samsung. Проведенные изменения не только позволили повысить производительность на 25% и ёмкость на 30%, по сравнению с нынешним поколением, но и расширить ёмкость одного пакета мобильной DRAM до 32 гигабайт, что делает данную память оптимальной для устройств в эпоху ИИ.

Кроме этого, новая память LPDDR5X содержит специальные технологии сохранения энергии, что позволяет расширить периоды сбережения энергии. Это, в итоге, повышает энергоэффективность модулей на 25%.

Массовое производство модулей LPDDR5X с пропускной способностью 10,7 Гб/с будет начато во второй половине текущего года.

По словам Samsung модули LPDDR5X-6400 обеспечивают скорость передачи данных до 7,5 Гб/с и на 60% меньше места, при приросте производительности 50%, по сравнению с модулями SO-DIMM. Двухканальные модули Samsung LPCAMMs предлагаются в вариантах объёмом 32 ГБ, 64 ГБ и 128 ГБ, обеспечивая невероятно большие объёмы ОЗУ в невероятно малом формате.

Пока Samsung валидировала совместимость LPCAMM с Intel, поэтому ей ещё предстоит гарантировать совместимость с платформами AMD, Qualcomm и Apple.

Таким образом, новый тип модулей обеспечивает уменьшение габаритов на 60%, ускорение на 50% и на 70% большую энергоэффективность, по сравнению с традиционной памятью DIMM.

Компания Samsung будет использовать стандарт CAMM только для DDR5 и не будет использован для DDR4. В будущем, же, почти наверняка стоит ожидать появления модулей DDR6 в таком же формате.

По данным корейской компании, новая память 12 нм класса позволит снизить потребление энергии на 23%, а также повышает производительность блинов на 20%. Чипы имеют максимальную скорость в 7,2 Гб/с, чего, как говорит компания, хватит для передачи двух UHD-фильмов за 1 секунду. Новая память будет применяться в широком спектре устройств, включая центры обработки данных, системы искусственного интеллекта и вычислений следующего поколения.

Также в Samsung отметили, что 16 гигабитные микросхемы DDR5 DRAM прошли проверку на совместимость с AMD в декабре прошлого года.

При скорости 9,6 Гб/с память LPDDR5T оказывается на 13% быстрее стандартной памяти LPDDR5X со скоростью 8,5 Гб/с, которая была представлена в ноябре 2022 года. Именно поэтому новое более быстрое решение получило дополнительное имя Turbo.

Отмечается, что компания уже поставляет модули LPDDR5T клиентам в виде мультичиповых модулей объёмом 16 ГБ, которые могут передавать 77 ГБ данных в секунду. Для сравнения, память LPDDR4 в LPDDR4 Nintendo Switch работает на скорости 25,6 ГБ/с.

Компания сообщает, что готовится к началу массового производства памяти LPDDR5T, используя технологию 1а нм (четвёртое поколение 10 нм технологии) во второй половине этого года. Кроме этого, SK Hynix объявила о своих планах «сохранить лидерство на рынке при разработке следующего поколения памяти LPDDR6».

Новые чипы обладают большей энергоэффективностью и на 23% большей производительностью, чем предыдущее поколение чипов DRAM. Технологический прорыв оказался возможен за счёт применения high-κ материалов, которые увеличивают ёмкость ячеек. Кроме того, компания также усилила критически важные цепи.

Согласно пресс-релизу Samsung, новые микросхемы DRAM DDR5 используют многослойную литографию для обеспечения «наибольшей плотности в индустрии», обеспечивая на 20% большую продуктивность при выпуске блинов. Эти чипы способны передавать данные на скорости до 7,2 Гб/с, один из самых высоких показателей в отрасли.

Корейский гигант планирует начать массовое производство памяти DDR5 DRAM 12-нм класса в начале этого года. В продаже она будет доступна в IV квартале.

Эпоха DDR5 только-только началась, а технологические гиганты уже смотрят в будущее. Спецификация памяти DDR6 ещё не разработана JEDEC, однако корейские гигант уже занят её проектированием. Ожидается, что эта память будет работать с пропускной способностью в 12800 Мб/с, а разогнанные модели смогут выдавать до 17000 Мб/с. Кроме того, в DDR6 количество банков памяти будет увеличено в 4 раза, по сравнению с DDR4, до 64. Первые модули типа DDR6 должны появиться в 2024 году.

В ходе мероприятия компания Samsung также рассказала о 1z нм процессе для производства GDDR6, которую она назвала GDDR6+. Этот новый вариант графической памяти сможет развить скорость от 18000 Мб/с до 24000 Мб/с, что на 33% больше, чем у предшественника. На смену GDDR6+ придёт GDDR7, которая получит защиту от ошибок в реальном времени и максимальную скорость передачи данных до 32000 Мб/с.

Говоря о LPDDR6, компания Samsung особое внимания уделила вопросу энергоэффективности, хотя и скорость также должна возрасти. Компания ожидает повысить эффективность примерно на 20%, а скорость передачи данных возрастёт до 17000 Мб/с.

Наконец, компания рассказала о своих планах по производству памяти HBM3 со скоростью 800 ГБ/с и HBM2E с пропускной способностью 450 ГБ/с. Первые модули типа HBM3 южнокорейский гигант должен выпустить во II квартале 2022 года.

После того, как в марте компания представила первые в промышленности микросхемы памяти, изготовленные с применением EUV, её инженерам удалось увеличить количество слоёв до 5, что делает технологию Samsung самой совершенной в отрасли по производству памяти DDR5.

На фоне продолжающегося уменьшения размеров элементов памяти, переход с традиционного аргон-фторидного процесса к EUV позволяет увеличить точность размещения элементов, повысить производительность и увеличить процент выхода годной продукции. Изготавливая память по 14 нм EUV технологии, Samsung удалось достичь высочайшей плотности данных, увеличив общую скорость производства примерно на 20%. Кроме того, переход на новую технологию позволил на 20% снизить энергопотребление микросхем памяти.

В дополнение, использование в микросхемах памяти DDR5 14 нм процесса Samsung позволило беспрецедентно увеличить скорость передачи данных до 7,2 Гб/с, что более чем в два раза превышает скорость DDR4, составляющую 3,2 Гб/с.

Южнокорейская фирма будет применять 8-слойные стеки меньшей толщины, чем нынешние 4-слойные пакеты DDR4. Снижение высоты на 40%, вероятно, обеспечивается за счёт сокращения зазоров между слоями, что является большим достижением. Кроме того, эти модули получат и лучшее охлаждение.

Модули DDR5 по 512 ГБ станут огромным рывком для владельцев систем HEDT и серверов, где объём DDR4 ограничен 32 ГБ и 64 ГБ на один сокет DIMM. Это значит, что общий объём ОЗУ не превышает 128 ГБ и 256 ГБ соответственно, в то время как в будущих системах можно будет получить 512 ГБ на одном сокете.

Компания уже демонстрировала регистровую память DIMM (RDIMM) объёмом 512 ГБ, где используются стеки в форме 32×16 ГБ, основанные на чипах DRAM 8×16 Гб. Маломощные и качественные сигналы реализованы по технологии Through Silicon Via в 8-уровневых стеках. Однако используя такие же 8-уровневые стеки со слоями по 24 Гб, Samsung в 32 чиповом модуле может достичь объёма 768 ГБ.

В серверных системах с 2 модулями на канал мы можем увидеть 12 ТБ оперативной памяти DDR5. Сейчас серверы с процессорами Xeon Scalable Ice Lake-SP поддерживают лишь 6 ТБ памяти.

Компания отмечает, что планирует выпускать на рынок не только гигантские 768 ГБ модули, но также подготовит и более доступные планки объёмом 96 ГБ, 192 ГБ и 384 ГБ.

Что касается потребительского сегмента DDR5, то тут будут доступны модули объёмом 24 ГБ и 48 ГБ, в то время как системы HEDT, без сомнения, будут иметь 128 ГБ ОЗУ и более.

Пока Samsung не сообщает сроки начала продаж новой памяти DDR5.

Эта новая память предназначена для передачи огромных массивов данных к накопителям. Конечно же, представленные модули не нацелены на бытовых потребителей, по крайней мере, в обозримом будущем. Они предназначены для высокопроизводительных расчётов в таких отраслях как искусственный интеллект, big data и так далее. Это значит, что переход на стандарт CXL будет крайне полезным для индустрии IT.

Кроме проектирования самих модулей, компания Samsung сообщила, что внесла некоторые изменения в контроллер памяти, а также в ПО, которое включает картирование памяти, конвертирование интерфейса и управление ошибками.

Память DDR5 на основе CXL была квалицирована на серверные платформы Intel следующего поколения. Скорее всего, речь идёт о платформе Sapphire Rapids, которая придёт на смену нынешней линейке Ice Lake SP Xeon.

Благодаря TSV ускоряется интерконнект внутри трёхмерных стеков памяти. Южнокорейский гигант будет создавать стек из 8 слоёв чипов по 16 Гб каждый, что обеспечит 512 ГБ памяти на одном модуле. Что касается скорости, то разработчик уверяет, что она составит 7200 Мб/с. Эти модули высокого объёма разрабатывались для интенсивной вычислительной нагрузки, включая суперкомпьютеры, обработку задач ИИ и анализа данных.

Также компания проделала большую работу по энергоэффективности. Она внедрила технологию High-K Metal Gate (HKMG), благодаря которой удаётся значительно снизить токовые утечки, возрастающие по мере утонения изолирующих слоёв, что неизбежно из-за продолжающейся гонки масштабирования. В результате сокращения утечек удалось снизить и операционный ток, что повлияло на общую энергоэффективность памяти, которая составила 13%.

Технология HKMG традиционно применяется в процессорах, однако Samsung использует её и при производстве памяти с 2018 года, когда она была внедрена на GDDR6. Теперь эта технология используется и в DDR5.

Новая архитектура памяти HBM называется PIM — processing-in-memory, или обработка в памяти, и она использует мощь ИИ в работе HBM.

Как следует из названия, обработка в памяти позволяет в некотором виде программировать слой памяти и создавать новый встроенный ИИ-движок оптимизированный по памяти. Этот движок ИИ называется Programmable Compute Unit (PCU). Его задача — передавать данные между процессором и памятью параллельным путём, исключая узкие места, характерные для архитектуры фон Неймана. Традиционно, в классической архитектуре фон Неймана, применяется последовательная обратно-поступательная передача данных между процессором и памятью. Разработка Samsung позволяет выполнять этот процесс параллельно. При раннем тесте архитектуры в 2018 году память HBM2 показала удвоение производительности при снижении энергопотребления на 70%.

В настоящее время технология проходит валидацию различными партнёрами компании. Южнокорейский гигант ожидает, что этот этап завершиться уже в первом полугодии.

Когда память HBM-PIM будет готова, её можно будет легко интегрировать в новые и существующие системы для применения в ЦОД, высокопроизводительных вычислениях, мобильных приложениях на базе ИИ и так далее. Причём для этого не требуются аппаратные или программные изменения.

Эти микросхемы изготавливаются с высокой точностью с применением технологии EUV. По данным производителя, эти микросхемы на 16% быстрее прошлого поколения 12 ГБ LPDDR5, построенного по технологии 1y. Новая память обеспечивает скорость передачи данных в 6400 Мб/с.

Также память 1z LPDDR5 на 30% тоньше, чем прошлогодняя 1y, что обеспечит новым многокамерным смартфонам больше пространства.

Южнокорейский гигант пока не сообщает, когда же на рынке появятся первые смартфоны с 16 ГБ пакетами LPDDR5. Однако было сказано, что компания «будет и впредь усиливать своё присутствие на рынке флагманских мобильных устройств» в течение 2021 году, что может означать недолгое ожидание.

Эта технология будет использоваться для производства памяти HBM объёмом 24 ГБ. Компания назвала данную технологию самой сложной потому, что ей пришлось «штабелировать» в одном пакете 12 микросхем DRAM в крошечной трёхмерной системе. Слои памяти соединяются вертикальными линиями связи, для прокладки которых в чипах изготовлены 60 000 отверстий, каждое из которых в 12 раз тоньше человеческого волоса.

«Толщина пакета (720 мкм) осталась той же, что и в продуктах HBM2 высотой 8 слоёв, конструкция компонентов которых весьма сложная. Это поможет заказчикам реализовать следующее поколение продуктов с высокой ёмкостью с большей производительностью без необходимости изменения конструкции и конфигурации их системы».

В компании отметили, что технология пакетирования 3D-TSV становится актуальной из-за нарастающих ограничений в сохранении темпов Закона Мура.

Стоит отметить, что у новой разработки Samsung могут возникнуть проблемы с внедрением. Технология памяти HBM2 довольно дорогая. Пару лет назад эту память использовала AMD в своих топовых видеокартах, но сейчас из-за её высокой стоимости она перешла на GDDR6.

Сейчас южнокорейский гигант планирует разместить новые чипы DDR4, изготовленные по 10 нм нормам, в потребительских модулях. В Сети даже появились номера моделей этих модулей, M378A4G43AB2-CVF. Именно они и получат микросхемы типа A-die.

Микросхемы B-die от Samsung считаются лучшими. Их предпочитают все оверклокеры, однако в настоящее время они сняты с производства, и постепенно им на смену будут приходить модули с микросхемами A-dies, которые основаны на более тонком 10 нм процессе. Переход на более тонкие технологии позволяет уплотнить память, разместить большее количество микросхем на одной пластине, а потому снизить себестоимость.

Представленная пара модулей имеет объём 32 ГБ, с 8 чипами на модуль. Однако у этих приятный изменений есть и ложка дёгтя. Дело в том, что из-за незрелости технологии пришлось снизить частоты работы памяти. Данный набора работает на частоте 2933 МГц, что очень слабо. Но ещё хуже тайминги: CL21-21-21. Этой памяти явно нужны улучшения до CL17 или CL16.

Благодаря своим разработкам была выпущена память 1Z нм объёмом 8 Гб. Технология позволила увеличить долю выпуска годной продукции на 20%, по сравнению с прошлым поколением. Массовое производство микросхем начнётся во второй половине 2019 года.

Новая память планируется к использованию в серверах нового поколения и хай-энд компьютерах, выпускаемых в 2020 году. Также технология будет использоваться для производства DRAM памяти других типов, включая DDR5, LPDDR5 и GDDR6.

В компании отмечают, что наладка производства 1Z нм памяти позволит фирме сохранить лидерство на рынке DRAM.

В новом чипе компания упаковала шесть отдельных 1Y-нм ядер объёмом 16 Гб. Толщина полученного пакета составляет 1,1 мм, а пропускная способность — 34,1 ГБ/с. Хотя компания сообщила, что чип будет использоваться в новых флагманских смартфонах, пока она не назвала ни одной модели.

Новая микросхема выпущена вслед за аналогичным LPDDR4X решением объёмом 8 ГБ, в котором упакованы те же 16 Гб ядра, изготовленные по 1y нм процессу. Увеличение объёма ОЗУ компания связывает с возросшим спросом на такую память.

В любом случае, этим модулям компания уже готовит замену. Так, у Samsung уже есть образцы 8 ГБ пакетов LPDDR5, которые построены на ядрах объёмом 8 Гб, но пока у фирмы нет точных сроков её выпуска.

В Intel описали свою память на основе передачи момента спина (spin-transfer torque (STT)-MRAM), которая изготавливается по 22FFL. Сама корпорация называет её «первой памятью MRAM, основанной на FinFET технологии». Несмотря на то, что Intel называет свой продукт готовым для коммерческого использования, компания не уточнила, кто будет изготавливать и использовать это решение. Однако слухи гласят, что память уже поставляется некоторым клиентам.

В то же время Samsung изготовила STT-MRAM по 28 нм процессу FDSOI.

Память типа MRAM может стать заменой для DRAM и NAND, а также может заменить встраиваемую SRAM, благодаря меньшим задержкам чтения и записи, высокой надёжности и высокой целостности данных. Кроме того, MRAM легче масштабировать, чем SRAM, которую нельзя уменьшить также, как другие элементы рядом с ней.

Южнокорейский гигант пользуется своим доминирующим положением на рынке, и этот шаг позволит сохранить падающую цену на NAND и DRAM, или даже увеличить её.

В начале года компания видела будущее оптимистично, ожидая битовый рост на 20 и 40 процентов для DRAM и NAND. Битовый рост — это термин, используемый индустрией для обозначения объёмов производимой памяти. Данная единица измерения важна для оценки спроса и позволяет производителям панировать объёмы продукции.

Согласно свежему прогнозу Samsung, битовый рост DRAM ожидается на уровне ниже 20%, а для NAND — 30%. Так что снижение объёмов производства выглядит для компании вполне логичным шагом.

Аналитик Bloomberg Антея Лэи считает, что Samsung предпочтёт ситуацию с дефицитом поставок и высокой ценой, взамен захвата большего рынка и риска снижения стоимости. Очевидно, что эти шаги повлекут сдерживание цены на память не только производства Samsung, но и её конкурентов.

Гиганты рынка, Samsung Electronics и SK Hynix, готовят изменить ориентированные на прибыль стратегии бизнеса, поскольку обе компании ожидают, что стремительный рост рынка памяти, который длится 2—3 года, закончится к концу текущего. При этом обе компании в ходе конференций с инвесторами сообщили, что продолжат наращивать складские запасы чипов.

После пикового 50,2% проникновения Samsung на рынке в IV квартале 2016 года, её доля продолжает снижаться. Эти изменения происходят в первую очередь за счёт роста прибыли Micron.

Ожидается, что мировой рынок DRAM достигнет пика в 104 миллиарда долларов США в 2018 году, после чего пойдёт снижение на 1,8% и 2,6% в 2019 и 2020 годах соответственно. Что касается рынков сбыта, то вместо сектора смартфона, лидирующего сейчас, всё больше памяти станет требовать автомобильная электроника.

Южнокорейский гигант успешно протестировал 8 ГБ модули памяти, собранные из 8 чипов LPDDR5 объёмом 8 Гб. Этот анонс выпущен вместе с традиционными обещаниями по «повышению производительности» и «снижению энергопотребления».

Представленная память использует последнюю спецификацию DDR5, разработка которой ещё не окончена. Теоретически, память LPDDR5 может работать на 6,4 Мб/с, в то время как LPDDR4X работает на 4,26 Мб/с.

Улучшенное энергопотребление новой памяти достигается за счёт введения «режима глубокого сна». В результате, по сравнению с LPDDR4X, энергопотребление LPDDR5 снижается вдвое.

Когда же память LPDDR5 будет доступна, ещё не ясно, но Samsung явно подготовилась к этому моменту.

В них используется память 10-нанометрового класса, а модули предназначены для достижения производительности эквивалентной настольным ПК. По словам Samsung, новая память заметно увеличивает ёмкость и скорость работы, при снижении потребляемой энергии.

Так, в сравнении с прошлым поколением 16 ГБ модулей, изготовленных по 20 нм классу из чипов по 8 Гб, новые модули обещают 11% прирост в скорости и на 39% меньшее потребление энергии. Новая память обладает пропускной способностью в 2,666 Мб/с, а пара таких модулей при объёме 64 ГБ будет потреблять менее 4,6 Вт при нагрузке и 1,4 Вт в простое.

В конце года экономический регулятор Китая начал расследование касательно высокой стоимости памяти. Теперь же и другие агентства решают присоединиться к процессу, подав иск на Samsung, SK Hynix и Micron.

Эти три компании являются крупнейшими производителями DRAM. Иск подан адвокатской конторой Hagens Berman в Калифорнии. Согласно этому иску все три компании обвиняются в коллективном ограничении поставок и незаконном раздувании цены.

В качестве доказательства иск приводит скачки цен на память в прошлом году, в результате которых цены на DRAM выросли на 47%, считая эти изменения неслучайными.

Стив Берман, один из адвокатов, сделал заявление: «То, что мы нашли на рынке DRAM — классическая монополия, схема фиксации цены, с малым количеством лидирующих корпораций держащих львиную долю рынка. Вместо игры по правилам, Samsung, Micron и Hynix решили придушить клиентов, выдавив из рынка больше прибыли».

Что касается самих виновников дела, то пока ни Micron, ни Samsung, ни SK Hynix не дали своих комментариев.

Поскольку «корона» победителя определяется по количеству общих продаж, лидер отрасли может смениться в связи с высоким спросом на чипы DRAM и NAND, которые успешно производятся южнокорейским гигантом. Многие пользователи, особенно в Китае, предпочитают смартфоны с большим объёмом ОЗУ и большим объёмом встроенной памяти, что играет Samsung на руку. Кроме того, цены на DRAM и NAND выросли в первом квартале на 40 и 45% соответственно, что позволяет компании зарабатывать ещё больше средств и способствует росту производства.

Аналитики из IC Insights полагают, что в этом году рынок DRAM вырастет на 39%, в то время как рост рынка NAND составит 25%.

Прогнозируется, что во втором квартале Intel сообщит о продажах на 14,4 миллиарда долларов, в то время как Samsung отчитается о продажах на 14,9 миллиардов. Учитывая обстоятельства и высокую цену на память, аналитики ожидают, что Samsung обойдёт по продажам Intel по результатам 2017 года.

Тем не менее, если к концу года цена на микросхемы памяти быстро снизится, Intel может сохранить за собой лидерство.

В представленных модулях использована память типа LPDDR4, изготавливаемая по 10 нм технологии. Распространение 64-битной архитектуры в SoC для смартфонов позволило устанавливать в портативные устройства больше 4 ГБ ОЗУ, однако многие производители, включая Samsung, пока не заинтересованы в этом. Выпустив же 8 ГБ модули стоит ожидать, что южнокорейские флагманы будущего года могут получить целых 8 ГБ ОЗУ.

Память LPDDR4 сейчас является самой быстрой среди всей памяти с низким энергопотреблением. По словам Samsung, представленная ею RAM находится в том же классе, что и память для ПК, только работает на частоте вдвое большей, которая составляет 4266 МГц.

Благодаря 10 нм техпроцессу удалось создать модули размером 15х15х1 мм. Столь малая толщина также позволяет размещать их поверх других чипов.

Пока цель использования этих модулей в смартфонах не совсем понятна, однако в планшетах и производительных устройствах 2-в-1 она может прийтись кстати.