Перспективы развития технологии DRAM

Персональные компьютеры и серверы находятся на грани перехода с памяти типа DDR3 на DDR4. Электронная промышленность замерла в ожидании этого события, которое обозначит начало применения более скоростных и энергетически эффективных интерфейсов. На сегодняшний день самые ожидаемые изменения ждут технологию корпусирования памяти DRAM.

Работы в данном направлении уже ведутся. Интерфейс Wide-IO должен обеспечить более скоростной связью между чипом радиомодема мобильного устройства и модулем памяти DRAM при снижении энергопотребления в разы, если сравнивать с существующими решениями. Стандарт Wide-IO предполагает расположение модуля DRAM в непосредственном контакте с чипом процессора и взаимодействием между ними по отверстиям сквозь кремний (TVS), а также напрямую (или через интерпозер). Так как сигналы в таком случае не подаются на внешние выводы и не распространяются по дорожкам печатных плат, то не требуется реализация защиты от электростатики, а это ведёт к значительному снижению используемого рабочего напряжения. Благодаря этому в сотовых телефонах продлевается время автономной работы.

Технологии Hybrid Memory Cube (HMC) и High-Bandwidth Memory (HBM) нацелены на вычислительные и сетевые системы. В них используется подход, когда множество чипов DRAM расположены поверх логического чипа. Все функции интерфейса шины управляются логическим чипом, а модули DRAM взаимодействуют с ним посредством тысяч отверстий TVS. Как и в случае с Wide-IO при таком подходе достигается очень быстрое взаимодействие с небольшой рассеиваемой мощностью.

Среди представленных трёх технологий HMC продвинулась далее других. Применение технологии показано на выставках в готовых рабочих системах. Две другие технологии незначительно отстают в развитии.

Все три технологии нацелены на взаимодействие типа «DRAM-процессор». Поскольку в наши дни модернизация систем путём добавления модулей DRAM остановилась в пользу повышения ёмкости встроенной флэш-памяти, интерфейс взаимодействия «DRAM-процессор» видится интересным изменением в проектировании компьютерных схем.

В ближайшем будущем технологии HMC и HBM начнут применяться в суперкомпьютерах, однако вряд ли они получат широкое распространение до того, как себя исчерпает тип DDR4. А это может затянуться на 5 лет. В ближайшие 10 лет можно ожидать серьёзные изменения и переход к одной, либо обеим технологиям.

Вероятно, в течение двух лет стандарт Wide-IO начнёт применяться в портативной электронике. Когда это произойдёт, индустрия стремительно перейдёт на него. Однако не стоит с особым трепетом ждать этого события. В начале 90-х было много шума относительно технологии многочиповых модулей (MCM). Однако она не получила особого распространения поскольку недорогие модули SRAM вынуждали производителей отказываться от процессорных чипов, стоивших на порядок выше. В случае с интерфейсом Wide-IO мы имеем ту же проблему. Модуль DRAM стоимостью $1 будет припаиваться к 35-долларовому чипу радиомодема. Это может замедлить и остановить распространение технологии. Тогда вместо Wide-IO мы увидим оригинальные разработки с менее экзотическим подходом, обеспечивающие высокой скоростью и небольшими требованиями по питанию.