Компания ChangXin Memory Technologies (CXMT), ранее известная как Innotron, готовится начать производство динамической памяти с произвольным доступом (DRAM) с использованием технологического процесса 17 нм (10G3). Новая технология использует ряд инноваций и позволит компании как увеличить возможности своей памяти, так и расширить её ассортимент.

CXMT начала производство 4-Гбит и 8-Гбит микросхем памяти типа DDR4 на своей фабрике около города Хэфэй (провинция Аньхой, КНР) в сентябре прошлого года. В настоящее время компания использует технологический процесс 19 нм (10G1), который по многом опирается на технологии и интеллектуальную собственность компании Qimonda. Некоторое время назад, по мере освоения 10G1 и повышения уровня выхода годных чипов, CXMT начала использовать её для производства памяти LPDDR4X.

Согласно сообщению сайта DigiTimes, китайская компания завершила разработку технологического процесса 17 нм (10G3) и готовится начать его использование для изготовления памяти во второй половине этого года. Более того, первые 17-нм микросхемы CXMT также планируется отгрузить в 2020 году. Источник не сообщает, какие микросхемы памяти будут производиться по технологии 17 нм изначально, но из ранних сообщений мы знаем, что 10G3 разрабатывалась с прицелом на DDR4, DDR5, LPDDR4X и LPDDR5.

Новый техпроцесс 10G3 продолжит полагаться на иммерсионную фотолитографию, но будет использовать новые конденсаторы, а также толстый алюминиевый редистрибутивный слой (redistributive layer, RDL), который требуется для создания многослойных 2.5D и 3D микросхем. Последние используются как в мобильных устройствах, так и для серверных модулей памяти. При этом, следующее поколение технологии CXMT, 10G5, задействует HKMG диэлектрики (high-k metal gate), а также воздушные зазоры (air-gap), что благоприятно скажется на частотном потенциале будущих микросхем памяти.

В настоящее время власти Китая вкладывают значительные средства в различные высокотехнологичные компании в рамках проекта «Сделано в Китае 2025». Поскольку Китай потребляет около половины мирового объёма DRAM, развитие собственной индустрии имеет огромный смысл для этой страны. Будучи лишь одним из производителей DRAM в КНР, CXMT является самым успешным китайским изготовителем памяти.

Основанная в 2016 году, компания уже построила свой первый производственный комплекс с площадью «чистой» комнаты 65000 м², чья производительность к концу 2020 года должна увеличиться до 120 тысяч пластин диаметром 300 мм, что сравнимо с производительностью фабрики SK Hynix около Уси (провинция Цзянсу, КНР).

Мобильные процессоры Ice Lake стали первыми представителями микроархитектуры Sunny Cove с графикой Gen11, но это не значит, что ими ограничится весь ассортимент подобных решений. До конца этого года должны выйти 10-нм мобильные процессоры Lakefield, на примере которых Intel уже не раз демонстрировала нюансы пространственной компоновки Foveros. Напомним, что скромная по своим размерам (12 × 12 × 1 мм) упаковка должна иметь пятислойную структуру, сочетающую не только графику и системную логику, но и микросхемы памяти типа LPDDR4, которые разместятся в самом верхнем «ярусе».

Известный блогер TUM APISAK на своей странице в Twitter разместил упоминание о результатах тестирования инженерного образца Lakefield в 3DMark Fire Strike. Процессор с частотой 3,1 ГГц набрал более 1100 баллов в графической части теста и более 5200 баллов в физической части. Информация о наличии пяти ядер бросается в глаза, но не является новостью. Как известно, процессоры Lakefield будут сочетать одно крупное вычислительное ядро с архитектурой Sunny Cove и четыре более мелких вычислительных ядра с архитектурой Tremont. Их графическая подсистема поколения Gen11 получит 64 исполнительных блока. Наличие памяти типа LPDDR4X тоже упоминается на снимке экрана, она располагается непосредственно на процессоре в комбинации 2 × 4 Гбайт.

Источник изображения: Twitter, TUM APISAK

Попутно сайт ComputerBase.de делится информацией о других мобильных процессорах Intel, частично унифицированных с Ice Lake и Lakefield по используемым компонентам. Речь идёт о процессорах Elkhart Lake, которые должны в 2020 году появиться в той нише, которую традиционно занимали продукты семейства Atom. По упоминаниям о процессорах Elkhart Lake в программном коде Linux уже удалось составить их примерное описание. Вычислительные ядра Tremont они будут сочетать с графикой Gen11, которая в самой производительной конфигурации не получит более 32 исполнительных блоков. В моделях попроще количество этих блоков будет уменьшено до шестнадцати и даже восьми штук.

Компания Samsung Electronics объявила о начале массового производства первых в отрасли чипов оперативной памяти LPDDR4X второго поколения, изготавливающихся по технологии 10-нанометрового класса.

Изделия LPDDR4X-4266, рассчитанные на мобильные устройства, потребляют приблизительно на 10 % меньше энергии по сравнению с аналогичными решениями первого поколения. Это позволит несколько продлить время автономной работы смартфонов.

На основе четырёх чипов LPDDR4X ёмкостью 16 Гбит каждый может быть сформирован модуль объёмом 8 Гбайт. Причём его толщина будет на 20 % меньше по сравнению с модулем на основе чипов первого поколения. Это обеспечит экономию пространства внутри корпуса мобильных устройств.

Новые изделия LPDDR4X будут доступны в вариантах ёмкостью не только 8 Гбайт, но также 6 Гбайт и 4 Гбайт.

Память найдёт применение во флагманских смартфонах и фаблетах следующего поколения. Выход таких устройств ожидается в конце текущего или начале 2019 года. По всей видимости, новые модули LPDDR4X будут задействованы в аппаратах семейства Galaxy S10. 

В начале января этого года после долгого молчания антимонопольные органы Китая поинтересовались у компании Samsung причинами длительного и значительного роста цен на память для смартфонов. Судя по всему, вопрос был сформулирован правильно и задан нужным людям. Это стало понятно по итогам первого квартала, когда оптовые цены на память типа LPDDRx для смартфонов подорожала всего на 3 % вместо ожидаемого роста на 5 %. Дальше — больше.

Вмешательство NDRC (China National Development and Reform Commission), уверяют аналитики DRAMeXchange, приведёт к снижению, стабилизации или к незначительному росту цен на мобильную DRAM как во втором квартале, так и в третьем. Забегая вперёд, отметим, что на оптовые цены на память для ПК профилактическая беседа с Samsung влияние не имела. Цены на все виды компьютерной памяти продолжат свой рост в первой половине 2018 года и во второй его половине.

По оценкам аналитиков, во втором квартале 2018 года последовательный рост оптовых цен на мобильную DRAM окажется в пределах 1 %. При этом модули eMCP, вследствие снижения цен на NAND-флеш, последовательно подешевеют на 1 %. В этом году, кстати, продолжится тенденция на увеличения плотности модулей eMCP. Так, если в 2017 флагманские смартфоны комплектовались модулями ёмкостью 64 Гбайт + 4 Гбайт (NAND + DRAM), то в этом году используются модули 128 Гбайт + 6 Гбайт. Подобными модулями будут комплектоваться смартфоны компаний Huawei, Xiaomi, OPPO и Vivo.

Интересно, что прогнозируемый рост объёмов поставок смартфонов в третьем квартале на 5–10 % если и приведёт к росту цен на дискретные микросхемы DRAM (LPDDRx), то на очень незначительную величину. В виде модулей eMCP память не подорожает, или станет ещё дешевле, уверены аналитики. Стабилизация цен на память, в свою очередь, будет стимулировать производителей увеличивать объёмы ОЗУ и флеш-массивов в изделиях. Если бы цены на эти комплектующие росли, у брендов не было бы желания увеличивать расходы на производство в свете снижения темпов развития рынка смартфонов. В общем, спасибо Китаю. С памятью для смартфонов стало чуть-чуть легче.

Компания Samsung Electronics сообщила, что началось массовое производство улучшенной памяти типа LPDDR4X для использования в автомобильной электронике. Если до этого компания выпускала для электроники машин память 20-нм класса с поддержкой стандарта «Automotive Grade 2», то новая память перешла на техпроцесс класса 10 нм и, что более важно, соответствует требованиям стандарта «Automotive Grade 1». Это означает, что верхняя граница допустимой рабочей температуры памяти поднята со 105 °C до 125 °C.

Samsung

Увеличение допустимой рабочей температуры не сказалось на производительности памяти. Автомобильная память LPDDR4X даже при нагреве до 125 °C работает на скорости 4266 Мбит/с, что на 14 % быстрее возможностей 8-Гбит чипов LPDDR4 DRAM, выполненных с использованием 20-нм техпроцесса. Кроме этого память LPDDR4X на 30 % энергоэффективнее памяти LPDDR4 DRAM. Впрочем, именно в этом заключается основное отличие LPDDR4X от LPDDR4. Последняя работает при напряжении питания 1,1 В, а первая при напряжении 0,6 В.

В компании Samsung рассчитывают, что новая память LPDDR4X поощрит разработчиков создавать развитую автомобильную электронику. Этому поспособствуют как выдающиеся скоростные характеристики новых чипов, таки и их высочайшая надёжность и устойчивость к высоким рабочим температурам. Компания Samsung отметим, не единственная, кто стремится продвинуть фирменную память в автомобильную электронику. Компания Micron, например, тоже продвигает в автомобили память LPDDR4X, но она также уверена, что в автомобилях будет востребована и другой тип памяти — GDDR6.

Дожили! «Сколько видеопамяти в твоей тачке?», — спросит через год-другой знакомый у знакомого. — «А я своей добавил на днях, — скажет он, — теперь на незнакомых дорогах не тормозит». Да, именно так, компания Micron выпустила пресс-релиз, в котором сообщила, что ключевыми для самоуправляемых автомобилей ближайшего будущего станут подсистемы памяти LPDDR4x и GDDR6. К 2020 году, уверен американский производитель памяти, подсоединённый к Интернету автомобиль с автопилотом потребует до 1 Тбайт (оперативной) памяти с пропускной способностью до 300 Гбайт/с. Этой памятью сначала станут микросхемы LPDDR4x, а впоследствии — чипы GDDR6.

Концепт-кар Renault Symbioz с автопилотом

Компания Micron начала поставлять производителям автомобилей «наибыстрейшую» память LPDDR4x-4266. Напряжение питания памяти LPDDR4x ниже напряжения питания памяти LPDDR4, что даёт экономию по потреблению подсистемой памяти от 10 % до 20 %. В 2017 году в пересчёте на биты память LPDDR4x перекроет объёмы производства LPDDR4, но она пока востребована преимущественно в смартфонах старшей ценовой категории. С лёгкой руки Micron память LPDDR4x перекочует в автомобили (по крайней мере, в Micron на это надеются), где станет подсистемой памяти с общей пропускной способностью до 100 Гбайт/с.

Основные преимущества LPDDR4X перед LPDDR4

Что касается памяти GDDR6, то её массовое производство компания Micron намерена начать в конце 2017 года или в начале 2018 года. Представители Micron ведут переговоры в поисках заинтересованных партнёров в поставках GDDR6 для автомобильного рынка. Облака, машинное обучение и искусственный интеллект станут двигателем в расширении спроса на производительную память для автомобилей.

Память GDDR6 будет востребована не только для видеокарт и игровых консолей

Также в компании сообщили, что до конца года начнут поставлять наборы для разработки безопасных соединений для вещей с подключением к Интернету, куда также будут относиться автомобили. Речь идёт о комплексной аппаратно-программной платформе Authenta. Платформа позволяет защищённую загрузку и обработку данных в сертифицированной памяти компании. Память LPDDR4x и GDDR6 также будут поддерживать данную технологию в составе автономных вычислительных платформ. Если всё пойдёт по плану Micron, для памяти появится неограниченный рынок сбыта. Будем надеяться, что это не приведёт к дефициту микросхем памяти.

По мнению аналитиков подразделения DRAMeXchange компании TrendForce, массовой памятью для смартфонов в текущем году станет новейшая версия мобильной памяти LPDDR4X. Это тем более удивительно, что первые массовые партии памяти LPDDR4X начали появляться всего лишь около полугода назад. Собственно, процессоры, которые поддерживают LPDDR4X, сегодня можно пересчитать по пальцам одной руки — это Qualcomm Snapdragon 835 и 660 и MediaTek P20 и P30. Тем не менее, уже во втором квартале память LPDDR4X обойдёт память LPDDR4 по суммарной ёмкости всех вновь выпускаемых микросхем мобильной памяти (в пересчёте на биты).

Динамика рыночного распространения типов мобильной памяти (DRAMeXchange)

Память LPDDR4X отличается от памяти LPDDR4 лишь в одном — напряжение питания шины (VDDQ) LPDDR4X составляет 0,6 В, а не 1,1 В, как у памяти LPDDR4. За счёт этого подсистема памяти LPDDR4X потребляет на 10–20 % меньше, чем подсистема памяти LPDDR4. Что такое современные смартфоны и какие у них внутри аккумуляторы, знают все. Даже дополнительные 10 % экономии позволят немного продлить автономную работу устройств. К тому же сегодня память LPDDR4 и LPDDR4X используется не только в смартфонах, но также в сверхтонких ноутбуках, в вещах с подключением к Интернету, в автомобильной электронике и в другой продукции, где экономия потребления считается одним из важнейших факторов.

Основные преимущества LPDDR4X перед LPDDR4

Вопрос цены, кстати, уже можно считать неважным. Себестоимость микросхем LPDDR4X приблизилась к себестоимости микросхем LPDDR4 и всего на 5 % в среднем больше, чем себестоимость памяти LPDDR3. Это стимулирует разработчиков мобильных платформ быстрее переходить на более производительную память LPDDR4/LPDDR4X и активнее заниматься адаптацией памяти LPDDR4X, добавляя при переходе с LPDDR3 не только рост скорости передачи данных, но также увеличивая энергоэффективность подсистем памяти. В целом, в текущем году доля памяти LPDDR4/LPDDR4X на рынке превысит долю памяти LPDDR3.

Микросхемы SK Hynix LPDDR4X

Лидерами производства микросхем LPDDR4X считаются компании Samsung и SK Hynix. Компания Samsung начала массовый выпуск новой памяти первой в четвёртом квартале 2016 года (с использованием 18-нм технологических норм), но SK Hynix отметилась в январе началом производства самых ёмких микросхем LPDDR4X — объёмом 8 Гбайт с использованием 21-нм техпроцесса. Также в первом квартале массовый выпуск 20-нм микросхем LPDDR4X начала компания Micron. Все три производителя планируют начать во втором квартале производство многокорпусных упаковок eMCP с использованием кристаллов LPDDR4X. Это означает также, что кристаллы LPDDR4X позже можно будет встретить в составе SoC в виде встроенных модулей памяти.

SK Hynix на этой неделе опубликовала финансовые результаты за 2016 год, а также рассказала о планах на 2017. Как и ожидалось, компания намерена начать массовое производство новых типов памяти и расширить производственные мощности. Примечательно то, что в краткосрочной перспективе SK Hynix намеревается вкладывать средства в увеличение производства NAND флеш-памяти, но не в увеличение выпуска DRAM.

DRAM: Расширение использования техпроцесса 21 нм и освоение 18 нм

SK Hynix начала производство DRAM по техпроцессу 21 нм в конце 2015 года. С тех пор компания постепенно расширяет использование технологии, а также старается увеличить выход годных микросхем. К настоящему времени SK Hynix использует 21 нм техпроцесс для изготовления широкого ассортимента своей продукции, включая оперативную память типов DDR4, LPDDR4, HBM2. Тем не менее, прогресс не стоит на месте: на этой неделе компания подтвердила, что она намерена начать массовое производство DRAM с использованием технологии класса 1X нм — эксперты считают, что речь идёт о 18 нм — уже в этом году.

Память SK Hynix типа LPDDR4X

SK Hynix в настоящее время не планирует существенного расширения производственных мощностей. В то же время, дальнейшее увеличение производства DRAM с использованием техпроцесса 21 нм и начало применения технологии 18 нм во второй половине года автоматически увеличат объём выпускаемой памяти (в пересчёте на бит, при условии адекватного выхода годных кристаллов). Как известно, при уменьшении ширины транзисторного затвора происходит уменьшение размеров ячеек памяти. Таким образом, объём памяти (в пересчёте на биты) на каждой 300-мм кремниевой пластине увеличивается.

Память SK Hynix типа DDR4

Тем временем, аналитики из TrendForce считают, что спрос на DRAM в 2017 году вырастет на 20 % в годовом исчислении, в то время как производство DRAM различными производителями увеличится примерно на 19 % по сравнению с 2016 годом. Дисбаланс между спросом и предложением создаст дефицит оперативной памяти и удержит цены на высоких уровнях, говорят аналитики.

Кроме роста объёма памяти в ПК, есть ещё два фактора, которые поднимут спрос на DRAM. Во-первых, выходящие вскоре процессоры Intel Xeon поколения Skylake-EP имеют шестиканальный контроллер памяти, что означает использование минимум шести модулей памяти на процессорный разъём вместо сегодняшних четырёх. Во-вторых, флагманские смартфоны на базе Google Android получат новые подсистемы памяти объёмом 6 или 8 Гбайт LPDDR4/LPDDR4X.

NAND: 72-слойные 512-Гбит 3D NAND микросхемы к концу года

Спрос на NAND флеш-память неуклонно растет в последние годы вследствие того, что индустрия выпускает всё больше устройств на основе энергонезависимой памяти (смартфоны, твердотельные накопители, бытовая электроника и т. п. ), а объём накопителей во многих изделиях увеличивается — например, Apple iPhone 7 начального уровня теперь экипируется 32 Гбайт NAND. Для того, чтобы удовлетворить растущий спрос, производители расширяют производственные мощности и разрабатываются новые микросхемы 3D NAND большой ёмкости. В этом году SK Hynix наравне с конкурентами планирует как увеличить производство NAND, так и выпустить новые чипы памяти.

36-cлойная память SK Hynix 3D NAND (3D-V2). Иллюстрация TechInsights

SK Hynix начала массовое производство 36-слойных микросхем памяти 3D NAND с двухбитовой ячейкой MLC — в компании их называют 3D-V2 — ёмкостью 128 Гбит в 2015 году. Данные микросхемы были во многом «пробой пера», они в основном используются для различных съёмных накопителей.

В прошлом году компания начала производство 48-слойных микросхем 3D TLC NAND (3D-V3), которые подходят для различных типов устройств, включая карты памяти, USB-флешки, встраиваемые накопители и SSD. Микросхемы 3D-V3 имеют ёмкость 256 Гбит — они собираются в блоки ёмкостью 512 Гбит, 1024 Гбит, 2048 Гбит и даже 4096 Гбит.

Память SK Hynix NAND

Позже в этом году SK Hynix планирует начать массовое производство 72-слойной памяти 3D TLC NAND (3D-V4), которая обещает быть весьма интересной как с точки зрения ёмкости, так и с точки зрения производительности. Во втором квартале SK Hynix планирует начать продажи микросхем 3D-V4 ёмкостью 256 Гбит. В четвёртом квартале стартует производство микросхем ёмкостью 512 Гбит (64 Гбайт), что даст возможность значительно увеличить вместительность SSD и других накопителей на базе NAND. Кроме того, размер блока (минимальная ёмкость, которую можно стереть) у 3D-V4 TLC увеличится до 13,5 Мбайт (против 9 Мбайт у 3D-V2 и 3D-V3), что повысит производительность таких микросхем по сравнению с предшественниками.

На данный момент мы не знаем, собирается ли SK Hynix увеличить скорость интерфейса своих 512-Гбит микросхем чтобы компенсировать меньший параллелизм в случае SSD небольшой ёмкости, как это сделала Samsung для своих 64-слойных 3D V-NAND чипов. Однако известно, что каталог продукции SK Hynix уже включает мультичиповые NAND-сборки ёмкостью до 8192 Гбит (1 Тбайт), что даст возможность создавать объёмные SSD малых размеров — например, односторонний модуль M.2 ёмкостью 2-4 Тбайт.

В то же время 512-Гбит микросхемы флеш-памяти неизбежно заставят SK Hynix и её партнеров отказаться от выпуска SSD малых объёмов (120/128 Гбайт), поскольку производительность таких накопителей будет очень низкой даже при высоких скоростях интерфейса (~800 Мтрансферов/с).

3D NAND на втором этаже M14

Как уже сообщалось ранее, SK Hynix планирует начать использование второго этажа производственного комплекса M14 для производства 3D NAND в 2017 году. На этой неделе компания в очередной раз подтвердила намерения, но не стала раскрывать каких-либо подробностей.

В любом случае, по мере роста производства памяти на M14, компания увеличивает свои объёмы и доход. А по мере перехода SK Hynix на выпуск 3D NAND большой ёмкости — 256 Гбит сейчас и 512 Гбит в четвёртом квартале — общий объём производства памяти (в пересчёте на бит) также увеличится.

Производственный комплекс SK Hynix M14

В июле этого года SK Hynix также начнёт расширение «чистой» комнаты фабрики C2 в Вузи (Китай), что обойдётся в $790 млн. и займёт почти два года. Производственный комплекс C2 используется для изготовления DRAM, а его расширение позволит сохранить текущий объём выпуска оперативной памяти при переходе на более современные технологии производства, требующие применения многократного экспонирования, которое делает производственные циклы длиннее.

Впрочем, поскольку работы будут завершены лишь в апреле 2019 года, расширения производственных мощностей не окажет никакого влияния на цены DRAM в ближайшем будущем. Кроме того, принимая во внимание причину расширения «чистой» комнаты (увеличение длины цикла производства памяти), далеко не факт, что оно вообще окажет какой-либо эффект на цены.