手机用久了开始卡顿,电脑多开几个程序就转圈圈,这些日常烦恼的背后,都绕不开一个关键的电子元件——DRAM。

“怎么又卡了?”老李最近有点烦,新买的手机用了不到半年,点开应用就开始转圈圈。他可能不知道,这背后的问题很可能与手机里那片小小的DRAM指动态随机存取存储器有关。

你可能每天都在用它,但未必真正了解它。从手机到电脑,从数据中心到人工智能,这个看似普通的芯片正悄然成为智能时代的“算力基石-9


01 核心原理

DRAM的基本原理说来挺巧妙的,它用一个微型电容加一个晶体管就能存储1比特数据(0或1)。电容里有电荷代表“1”,没电荷代表“0”-10

这个设计简单高效,但也带来了麻烦:电容会漏电啊!这就是为什么它需要定时刷新电荷,也是“动态”这个名称的由来-10

和它相比,静态存储器(SRAM)就不用这么麻烦,但结构复杂多了,一个比特通常需要六个晶体管-10。不过DRAM指一种利用电容存储数据的技术,虽然需要刷新,但结构简单、成本低,特别适合做大容量存储。

02 关键技术指标

要理解DRAM,得明白几个关键指标。访问速度是个硬指标,通常在纳秒级别。还有存储密度,这决定了芯片能存多少东西。

最让人头疼的是刷新需求,DRAM需要每64毫秒左右全面刷新一次-1。这意味着即使你不使用它,它也在后台默默工作,消耗着电力。

这也解释了为什么有时候电子设备待机也耗电,原来内存一直在“自己忙活”。

03 多样化的形态

DRAM可不是一成不变的,它有几种主要的变体,各有各的用武之地。最常见的是DDR SDRAM,也就是我们电脑内存条上用的那种-2

现在最新的已经是DDR5了,数据传输速率最高能达到6400 Mbps-6。而且行业已经开始向DDR6迈进,预计速度将再翻一番-6

然后是LPDDR,专为低功耗设备设计,手机、平板最爱用它-2。这种内存牺牲一点性能换取更低的功耗,让你的手机能多坚持几个小时。

04 独当一面的显存

别忘了GDDR,这是专门给显卡设计的显存-6。它和普通DDR的设计思路不同,追求的是极致带宽,而不是低延迟。

最新的是GDDR7,带宽能达到惊人的1.5 TB/s,比前代提高了40%-6。玩游戏时那些流畅的画面,全靠这种高性能显存在背后支撑。

05 市场格局

全球DRAM市场有点像“三国演义”,三星、SK海力士和美光三巨头掌控着绝大部分市场-3。这场竞争可不简单,拼的是技术和资本。

特别是在制程工艺上,已经进入了纳米级的较量。现在行业用1x、1y、1z这样的代号来标识工艺节点,越来越接近10纳米的技术节点-3

美光甚至已经推出了1β(相当于第五代10纳米级)工艺,据称比前代能效提高约15%,密度提升35%-4

06 颠覆性应用

你可能不知道,AI的爆发让DRAM找到了新的舞台。特别是HBM(高带宽内存),这种DRAM的“高阶形态”通过3D堆叠技术,实现了带宽的跨越式提升-9

在AI计算中,数据要在处理器和内存之间频繁交换。HBM就像是为AI芯片量身定做的“超级跑道”,让数据跑得更快,处理效率自然就上去了。

07 产业引擎效应

别看DRAM只是个存储芯片,它对整个半导体产业链的拉动作用可大了。制造先进的DRAM芯片,需要光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等一系列高精尖装备-7

有专家打了个比方:投资DRAM就是投资整个半导体基础设施。它像一辆动力强劲的“火车头”,能拉着设备、材料、封装测试等全产业链往前跑-7

08 战略价值

在全球科技竞争越来越激烈的今天,DRAM已经上升到战略资源的高度。它关乎到一个国家在数字时代的自主可控能力-7

尤其是AI时代,没有先进的DRAM/HBM技术,就难以构建高效的算力中心。从这个角度看,DRAM指现代计算系统中不可或缺的组成部分,它的重要性已经超越了普通电子元件的范畴。

09 未来的创新

DRAM技术还在不断进化。研究人员正在探索各种新材料和新结构,比如用氧化铟镓锌(IGZO)做传导通道的3D整合式电荷耦合元件存储器-8

未来的DRAM可能会更小、更快、更省电。随着工艺节点不断进步,存储密度会继续提高,满足人工智能、高性能计算等应用对高速、密集存储器的要求-3


美光最新1β工艺已使内存密度提升35%,手机电池续航因之延长-4;GDDR7显存带宽突破1.5TB/s,4K游戏帧率更稳定-6;三星计划2024年完成DDR6内存设计,数据传输速率将达12800 Mbps-6。这些数字背后,是DRAM技术持续进化的足迹。

当AI芯片处理海量数据时,HBM内存的3D堆叠结构让带宽不再是瓶颈-9;而未来采用IGZO材料的新型存储器,可能会在更低功耗下实现更快速度-8


一位网友提问: “总听人说DDR4、DDR5,它们到底有什么区别?我打游戏该选哪个?”

简单说,DDR5比DDR4速度快、带宽大、能效高。DDR5的基础频率更高,能提供更大的数据吞吐量,这对游戏性能提升有帮助-6

但也要看你的其他配置。如果你的CPU和显卡跟不上,单换内存效果有限。一般来说,新装电脑直接上DDR5更好;老平台升级则要查查主板是否支持。

另一位网友问: “我的手机内存(RAM)总是快满了,这和DRAM有关吗?会不会影响手机寿命?”

手机内存(RAM)就是由DRAM芯片组成的-2。内存快满了,系统就需要频繁地在内存和存储之间交换数据,这肯定会拖慢手机速度,让你感觉卡顿。

至于寿命,DRAM本身有读写次数限制,但正常使用很难达到极限。更可能影响体验的是内存不足导致的卡顿,以及系统为清理内存而增加的后台活动耗电。

还有一位网友好奇: “听说中国也在做DRAM,现在发展到什么水平了?”

是的,比如长鑫存储就是国内DRAM产业的代表。他们已发布基于18.5纳米工艺的LPDDR5产品-3。虽然与国际先进水平还有差距,但已经在努力追赶。

国内市场需求很大,2024年中国DRAM市场规模约2380亿元-9。这种市场需求为国内企业提供了发展机会。但也要看到,DRAM行业技术壁垒高,需要持续投入和耐心积累-7