內(nèi)存接口芯片技術(shù)有哪些

Rambus公司已成為全球僅有的三家內(nèi)存接口芯片供應(yīng)商之一，另外兩家分別是瀾起科技和瑞薩（原 IDT），主要產(chǎn)品包括內(nèi)存接口芯片、內(nèi)存接口 IP 及安全 IP 方案。

（1）內(nèi)存接口芯片：公司深耕行業(yè)多年，實(shí)現(xiàn)從初代產(chǎn)品到最新一代 DDR5 產(chǎn)品的完整覆蓋，目前在售產(chǎn)品包括業(yè)界領(lǐng)先的 DDR4 和 DDR5 系列芯片組；

（2）高速接口 IP：公司提供業(yè)界領(lǐng)先的互連和接口 IP，包括完整的子系統(tǒng)解決方案、數(shù)字控制器和PHY IP，適用于PCIe、CXL、HBM、GDDR 和DDR標(biāo)準(zhǔn)；

（3）安全 IP：支持?jǐn)?shù)據(jù)中心、服務(wù)器中靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的加密，為客戶提供硬件級(jí)的安全 IP 方案。這些產(chǎn)品和方案精準(zhǔn)契合了數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用需求，比如企業(yè)級(jí)內(nèi)存條、AI 加速芯片、智能網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、內(nèi)存擴(kuò)展和池化等。

DDR5表現(xiàn)顯著優(yōu)于DDR4，帶動(dòng)新一輪增長

DDR 即 DDR SDRAM，是雙數(shù)據(jù)率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的簡稱。作為 SDRAM 的第二代產(chǎn)品，其數(shù)據(jù)的傳輸速度是 SDR（Single Data Rate，單倍數(shù)據(jù)速率）內(nèi)存的兩倍，通過允許在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)，不需要提高時(shí)鐘的頻率就能實(shí)現(xiàn)雙倍的 SDRAM 速度。內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，新一代產(chǎn)品性能大幅提升。2020 年 7 月，JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)）正式發(fā)布新一代主流內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn) DDR5 SDRAM 的最終規(guī)范。為滿足對高效內(nèi)存性能日益增長的需求，DDR5 相比其前身 DDR4 實(shí)現(xiàn)了性能的大幅提升：（1）傳輸速度更快：從DDR4 內(nèi)存的 1.6Gbps 起步提升到 4.8Gbps 起步；

（2）能耗更低：工作電壓從 1.2V 下降到 1.1V，且集成 PMIC（power management IC），優(yōu)化電源管理，綜合節(jié)能性提升 30%；

（3）穩(wěn)定性提高：支持晶粒內(nèi)建糾錯(cuò)（On-Die ECC）機(jī)制，每 128 位元數(shù)據(jù)附帶 8 位元糾錯(cuò)碼；

（4）內(nèi)存密度更大：單內(nèi)存芯片的密度從 16Gb 達(dá)到 64Gb，40 個(gè)元件的LRDIMM 的有效內(nèi)存容量達(dá)到 2TB；

（5）存取效率提高：采用彼此獨(dú)立的 40 位寬雙通道設(shè)計(jì)，每個(gè)通道的突發(fā)長度從 8 字節(jié)翻倍到 16 字節(jié)。

JEDEC 將 DDR5 描述為一種“具備革命意義”的內(nèi)存架構(gòu)，迎合 AI、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)帶來的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的傳輸需求。繼 DDR5 DRAM 成為英特爾“Alder Lake”第 12 代處理器的標(biāo)準(zhǔn)配置之后，AMD 也宣布其 7000 系列處理器將支持 DDR5 內(nèi)存，并已于 2022 年 9 月 27 日正式上市。2022 年 12 月 21 日，存儲(chǔ)芯片領(lǐng)軍企業(yè)三星宣布，其利用 12 納米級(jí)制程工藝成功開發(fā)出 16Gb DDR5 DRAM，并在最近與 AMD 完成了兼容性測試，計(jì)劃將于 2023 年開始批量生產(chǎn)。當(dāng)前市場正在經(jīng)歷由 DDR4 至 DDR5 的更新?lián)Q代，DDR5 的普及有望為行業(yè)帶來新一輪增長。

CXL 浪潮將至，Rambus技術(shù)積累顯優(yōu)勢

2019 年，英特爾推出了 CXL 技術(shù)（Compute Express Link），短短幾年時(shí)間，CXL便成為業(yè)界公認(rèn)的先進(jìn)設(shè)備互連標(biāo)準(zhǔn)，其最為強(qiáng)勁的競爭對手 Gen-Z、Open CAPI 都紛紛退出了競爭，并將 Gen-Z 協(xié)議、Open CAPI 協(xié)議轉(zhuǎn)讓給 CXL。CXL 趨勢成為行業(yè)共識(shí)，服務(wù)器架構(gòu)迎來重大變革。CXL 能夠讓 CPU、GPU、FPGA或其他加速器之間實(shí)現(xiàn)高速高效的互聯(lián)，并且維護(hù) CPU 內(nèi)存空間和連接設(shè)備內(nèi)存之間的一致性，從而解決了各設(shè)備間的存儲(chǔ)割裂的問題，滿足高性能異構(gòu)計(jì)算的要求，能夠大大降低內(nèi)存的分割導(dǎo)致的浪費(fèi)和性能下降。CXL 可被視為 PCIe 技術(shù)的再提高版本，并在其基礎(chǔ)上延伸了更多變革性的功能。CXL2.0 內(nèi)存的池化（Pooling）功能較好的實(shí)現(xiàn)了以內(nèi)存為中心的構(gòu)想，可以較大地節(jié)約數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本，同時(shí)也將帶動(dòng) DRAM的用量。CXL3.0 則實(shí)現(xiàn) Memory sharing（內(nèi)存共享）和內(nèi)存訪問，在硬件上實(shí)現(xiàn)了多機(jī)共同訪問同樣內(nèi)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 協(xié)議，而 CXL 3.0 則擴(kuò)展到 PCIe 6.0 協(xié)議，將傳輸速率提高一倍，達(dá)到 64GT/s 的速度，且大幅降低了搭建數(shù)據(jù)中心的總成本。

CXL 增加了芯片內(nèi)部的技術(shù)復(fù)雜性，這需要集成電路（IC）和復(fù)雜的片上系統(tǒng)（SoC）專業(yè)知識(shí)來設(shè)計(jì)、開發(fā)和執(zhí)行復(fù)雜的 SoC。在 CXL 存儲(chǔ)器解決方案方面處于強(qiáng)勢地位。目前 Rambus 正在銷售 CXL 相關(guān)解決方案，有望在 CXL 技術(shù)領(lǐng)域拓展?fàn)I收新增長點(diǎn)。

Rambus通過兼并收購不斷拓展其產(chǎn)品組合與業(yè)務(wù)范圍

2011 年收購的Cryptography Research， Inc.擴(kuò)展了其在加密解決方案方面的專業(yè)知識(shí)并增強(qiáng)其安全產(chǎn)品。2012 年收購的 Lighting Science Group 的 LED 業(yè)務(wù)在節(jié)能照明市場上擴(kuò)展其技術(shù)組合。2012 年收購的 Unity Semiconductor 使其存儲(chǔ)器產(chǎn)品多樣化并增強(qiáng)其存儲(chǔ)器技術(shù)組合。2013 年收購的 GlobalFoundries 的硅 IP 資產(chǎn)加強(qiáng)其技術(shù)組合并增強(qiáng)其提供先進(jìn)存儲(chǔ)器解決方案的能力。2016 年收購的 Bell ID 擴(kuò)展其在移動(dòng)支付和智能票務(wù)市場的產(chǎn)品。2016年收購的 Snowbush IP 資產(chǎn)擴(kuò)大其在高速接口市場的業(yè)務(wù)。2016 年收購的 Inphi Corporation 的存儲(chǔ)器互連業(yè)務(wù)加強(qiáng)其在存儲(chǔ)器市場的地位。2019 年收購的 Verimatrix 的硅 IP 和安全協(xié)議業(yè)務(wù)擴(kuò)展其安全 IP 產(chǎn)品。從股價(jià)歷史可以看出，兼并收購能短期推高Rambus 股價(jià)，可能的原因是兼并收購能向市場傳遞積極信號(hào)，讓投資者對公司產(chǎn)生積極預(yù)期，然而由于缺少實(shí)質(zhì)性的營收或者技術(shù)層面的飛躍，這種積極信號(hào)對股價(jià)的支撐難以為繼，股價(jià)在短期繁榮后又迅速歸于平寂。

2003 年，Rambus 在 RDRAM 的基礎(chǔ)上推出了極限數(shù)據(jù)速率 DRAM（XDR DRAM）技術(shù)，使得股價(jià)獲得較大幅度增長，緊隨其后 Rambus 又于 2005 年推出 XDR DRAM。索尼選擇 XDR DRAM 用于 PlayStation 3，股價(jià)再次迎來小高峰。XDR DRAM 最初與下一版本的 DDR2 競爭，后者將內(nèi)存芯片的最高時(shí)鐘速度提高到 200 兆赫茲 （MHz）。DDR3 具有與 DDR2 相同的時(shí)鐘速度，但預(yù)取緩沖區(qū)寬度是其兩倍，因此總體數(shù)據(jù)傳輸速率是其兩倍，之后 Rambus 股價(jià)持續(xù)走低，并于 2012 年觸底。

2014 年，DDR4 初步形成，2015 年隨著 Intel Skylake 發(fā)布，DDR4 得到普及，DDR4 提高了對芯片的時(shí)鐘速度和總線傳輸速率的要求，XDR DRAM 無法再匹配數(shù)據(jù)傳輸速度，2015 年，Rambus宣布新的 R+ DDR4 服務(wù)器內(nèi)存芯片 RB26 DDR4 RDIMM 和 RB26 DDR4 LRDIMM。這款芯片組包括 DDR4 寄存器時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)緩沖器，并完全符合 JEDEC DDR4 標(biāo)準(zhǔn)，Rambus 股價(jià)略有上浮。

2020 年，數(shù)據(jù)中心和云的需求增加，DDR4 市場份額穩(wěn)步增長，此外 Rambus 在 DDR5 資格認(rèn)證方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位，Rambus 的產(chǎn)品收入創(chuàng)下了新高，股價(jià)也終于在近十年的低迷后獲得質(zhì)的飛躍。

編輯：黃飛