[분석정보] Intel의 메모리 로드맵에 DDR4가 없는 이유

메모리 업계의 동향을 결정하는 Intel의 메모리 로드맵

　PC 메인 메모리 DDR3 시대는 오래 계속된다. 다음 DDR4 로의 이행이 본격적으로 시작되는 것은 2014년 까지 늦어지기 때문이다. 둔화된 메인 메모리의 속도를 만회할  DRAM 칩을 적층하거나 CPU 패키지에 싣는 기술이 침투 할 것이다. 한편, 저전력화 한 DDR3L 과 휴대 전화용 LPDDR3 메모리가 부분적으로 PC 시장에 들어온다. 메모리의 초점이 속도와 용량에서 전력으로 전환한다. 한마디로 요약하면, PC 메모리는 격변의 시대에 진입 전조를 보이기 시작하지만, 데스크탑 메인 메모리만 보고 있으면 속도가 느긋한 속도로 밖에 진행되지 않는다.

　Intel은 샌프란시스코에서 개최한 기술 컨퍼런스 "Intel Developer Forum (IDF)" 에서 자사의 메모리 대응 로드맵을 밝혔다. PC 시장을 독점하고 서버 시장을 대부분을 제어하는 (인텔 서버 점유율 95% 수준, 슈퍼컴쪽도 직접 올린 글을 보시면 아실테고) Intel의 메모리 로드맵은 메모리 업계의 가장 큰 고객 대응 로드맵으로, 시장을 좌우하는 가장 큰 요인이 되고 있다. 그리고 이번 로드맵에는 중요한 포인트가 얼마든지 있었다.

　먼저 메인 메모리 DDR4 로의 이주에 대한 Intel의 이상한 정도의 "의욕이 없음". 그런 다음 1종류의 메모리가 모든 요구를 충족시키는 "원 사이즈 피츠 올" 노선에서 Intel 휴식의 의지. 또한 보드 직접 설치나 적층 패키지 등 내장 메모리 구현의 도입 검토. 서버의 메모리 대용량화는 새로운 버퍼 DIMM의 도입. 그리고 Intel의 향후의 전개에서는 실리콘 관통 비아 (TSV : Through Silicon Via) 기술의 그림자가 보일 듯 말듯 했다.

Intel의 메모리 로드맵이 결여 DDR4

　아래의 슬라이드는 Intel이 IDF에서 공개 한 메모리 로드맵이다. 매우 거친 로드맵이지만, 그래도 중요한 포인트가 몇도 보인다.

IDF에서 공개 한 메모리 로드맵

　첫째, 현재도 아직 DDR4이 로드맵에 없다. DDR4는 DDR3의 2배의 데이터 전송 속도를 제공하는 차세대 DRAM 규격이다. 1,600 Mbps (1.6Gbps)에서 4,266 Mbps (4.266Gbps)를 포함한다. 인터페이스는 싱글 엔디드 신호 (클럭과 스트로브는 차동 신호)에서 표준은 1.2V의 I / O 및 코어 전압에서 시작하는 (1.1V와 1.05V의 코어 전압을 고려). 기존의 멀티 드롭 버스에서 지점 간 연결 (실제로는 2 순위 Unbuffered DIMM (UDIMM)을 지원하기 때문에 지점 간 2 포인트)로 전환합니다. 아래는 작년 (2010년)의 JEDEC의 설명을 기반으로 한 DDR4의 차트이다.

DDR DRAM의 전송 속도

DDR4와 DDR3

　JEDEC (미국의 전자 공업회 EIA의 하부 조직으로, 반도체의 표준화 단체)은 DDR4의 정식 사양의 발표를 내년 (2012 년) 중반에 계획하고 있다. DRAM 벤더는 이미 현재의 30nm 대 공정 기술에서 DDR4 칩의 프로토 타입을 생산하고 있다. 또한 JEDEC 간부는 지금까지 DDR4 제품의 도입은 2012년부터 라고 설명했다.

　그러나 Intel의 로드맵은 지금 DDR4의 모습이 없다. IDF의 메모리 세션에서 메모리 로드맵의 설명을 행했던 Geof Findley 씨 (SrManager, Platform Memory Operation, Intel)는 다음과 같이 설명한다.

　"DDR4는 2013 년부터 시장에 나오기 시작하지만 아주 적은 양에 머물 것이다. 본격적으로 일어서는 2014년에서 2015년이 되면 DRAM 시장 전체의 30 ~ 40%를 DDR4가 차지하게 될 것이다. "

　DDR4 시장 침투 본격화가 2014년에 되는건 Intel의 단언은 물론, Intel의 메모리 지원 계​​획이 그렇게되어 있기 때문이다. 현재는 2013 년의 CPU "Haswell (하스웰)"에서도, PC 용 버전은 아직 DDR3 지원인 채로, DDR4 계획이 없다. Intel은 2014 년부터 DDR4 지원으로 내딛는 것으로 보인다.

서버에서 시작 DDR4의 침투

　아래는 Intel이 보인 업계의 DRAM 기술의 이행 예측이다. 오른쪽의 차트를 보면 진한 블루로 표시된 DDR4가 2014 년에 10% 정도 침투 할 가능성이 나타나고 있다. 본격적으로 진한 블루 얇은 블루의 DDR3를 능가하는 것은 2015 년에 들어가야 한다.

DRAM 기술의 이행 예측

　JEDEC (미국의 전자 공업회 EIA의 하부 조직으로, 반도체의 표준화 단체)이 지난해 7월 메모리 컨퍼런스 "MemCon 10 "에서 DDR4의 설명을 행했을 때도 DDR4의 침투 속도가 느려질 것으로 예측하고 있었다. 그때 JEDEC의 Bill Gervasi 씨 (Discobolus Designs)는 DDR4 로의 이행은 2013년과 지금까지 해 왔지만, 현실적으로는 2015년이 될 것이라고 정정하고 있다. 아래의 슬라이드가 그 설명이다. 그 시점에서 이미 DDR4의 침투가 늦어지는 (Intel 지원에 열심이 아님)은 포함시켜 끝낸것이 된다.

MemCon 10에서 설명에도, DDR4의 침투 속도가 느려질 것으로 예측되었다

　또한 DDR3를 되돌아 보면,이 메모리도 2007 년에 등장했지만 침투하기까지 3년 걸렸다. DDR4도 같은 속도를 따라가는 것을 의미한다. 무엇보다, DDR3의 경우 Intel 측은 지원을 했지만 적극적인 이주를 끌지 못했을 뿐이다. 이번에는 DDR4의 지원 자체가 뒤쪽으로 늦다.

　더 정확하게는 PC에서의 DDR4의 지원이 늦지만, 서버 쪽은 그보다 약간 빨리 될 가능성이 높다. IDF의 메모리 세션에서 Intel 함께 세션을 행한 Samsung의 Harry Yoon 씨 (Principal Engineer, Samsung)는 다음과 같이 설명했다.

　"새로운 메모리의 출시는 지금까지 PC가 앞이고 서버가 뒤였다. 그러나 DDR4의 경우는 서버가 먼저이다. 왜냐하면 DDR4에서는 전력 / 성능이 보다 효율적으로 되기 때문에 서버로 향하고 있기 때문이다. "

　JEDEC에서도 DDR4를 먼저 서버에서 침투시킬 계획으로 움직이고 있다. 또한 DDR4의 전력 효율이 높은 특징은 모바일에도 적합하다. 따라서 서버의 다음 상위의 노트북 PC에 침투 할 것으로 추측된다.

모바일도 DDR3를 침투

전력 절약 화가 진행 DDR4의 스펙

　DDR4는 전력면에서는 어느 정도 이득이 있는가? 아래는 지난해 JEDEC의 프레젠테이션에서 PC-133 SDRAM의 소비 전력을 1로 했을 경우 1.2V의 통상 전압 판의 DDR4 3,200 Mbps는 약 3배, DDR4 4,266 Mbps는 약 4배의 활성 전력이 소비된다 한다. 전력이 상승처럼 보이지만 대역당은 DDR3의 3 분의 2 정도로 내려 간다. DDR4에서는 1.1V 나 1.05V도 검토되고 있으며, 그 표준은 또한 전력을 낮춘다.

DDR4의 소비 전력

　활성화시의 저전력 화에 가장 기여하고 있는 것은, 제품 발표시에 1.2V의 낮은 코어 및 I / O 전압이다. 1.2V는 모바일 기기 용의 LPDDR2 메모리와 같다. 전압은 모바일 메모리의 수준으로 내려 온다. 덧붙여서 작년의 메모리 컨퍼런스 "MemCon Tokyo 2010"에서 엘피다 메모리는 1.2V로 DDR4 성능의 제품을 제조 할 수 있게 되는 것은, 30nm 대 전반에서 20nm 대 후반의 공정 기술이 될 것이라고 설명했다. 현재, DRAM 벤더는 20nm 대로 이행하고 있기 때문에 1.2V의 요구는 충족시킬 수 있을 것이다.

　JEDEC는 올해 (2011년) 8월에 DDR4 규격의 개요를 발표했다. 아래가 그 목록으로 아직 자세한 내용은 밝혀지고 있지 않지만, 저전력화에 효과적인 몇 가지 기능이 포함된다. 의사 오픈 드레인 (POD : Pseudo Open Drain)과 기어 다운 모드의 채용 등이다. 또한 버스 효율을 높이는 기술로 뱅크 그룹핑 (뱅크 그룹마다 독립적인 액세스가 가능)이 도입된다.

DDR4의 사양

　또한 IDF의 Hynix(하이닉스) 세션에서는 DDR4 대기시의 전력을 낮추는 기술이 도입 된 것으로 설명되었다. 칩 온도에 따라 주파수를 조정할 수 있는 대기 셀프 리프레쉬 모드 등이다. 아래의 배터리 수명 표는 IDF의 Hynix 슬라이드에서 대기 모드는 작동시보다 최대 36%까지 전력을 절감 할 수 있는것으로 나타났다. Samsung (삼성)은 이러한 DDR4의 특징 때문에, DDR4가 모바일에 저전압 판 DDR3L을 대체 할 것이라고 보고있다.

DDR4는 저전력이 특징으로, 점차 DDR3L을 대체

느린 메인 메모리의 속도를 보완하는 기술이 필요

　장점은 있지만 DDR4의 본격적인 도입은 2014년 부터 시작된다. 이것은 DDR3에서 DDR4 로의 이주에 5년 걸린다는 것을 의미한다. DDR3에서 DDR4까지는 전송 속도가 2배가 되기 때문에 PC 메모리는 5년에서 간신히 2배의 속도로 밖에 늘지 않게된다. DRAM 인터페이스 기술의 이행은 점점 시간이 걸리게 된다.

　따라서 2년에 트랜지스터 수가 2 배로 고성능 화를 계속 하는 CPU는 점점 격차가 벌어지게 된다. CPU는 앞으로 늘어난 트랜지스터를 연산 성능이 높은 GPU 코어에 할당하기 때문에 점점 메모리 대역폭 요구가 증가한다. 따라서 DRAM 기술과의 격차가 더욱 벌어지는 것이다.

DRAM의 로드맵

CPU와 메모리의 차이

　Intel의 메모리 지원 전략은 프로세서 측의 성능 향상에 따라 잡으려고 하기는 커녕 격차를 더욱 벌릴 방향으로 움직이고 있다는 것을 알 수있다. 이것은 매우 이상한 일이다. Intel도 AMD와 NVIDIA와 마찬가지로, 메모리 대역을 조금이라도 넓히고 싶다고 원하는 것이기 때문이다. 그렇지 않으면 향후 CPU는 메모리 병목으로 성능이 오르지 않게 되어 버린다.

　따라서 당연한 귀결로서 Intel은 메인 메모리의 속도에 의존하지 않는 어떤 메모리 솔루션을 준비하고 있다고 추측된다. 하이 엔드 슈퍼 컴퓨터 용으로는 실리콘 관통 비아 (TSV : Through Silicon Via) 기술을 사용한 메모리 기술 'Hybrid Memory Cube (HMC)'가 있다. 하지만 메인 스트림 PC 용으로도 다른 수단을 계획하고 있는 것이다. 그렇지 않으면 GPU 코어를 점점 강화해 나갈 수 없다.

　실제로 Intel은 메인 스트림 PC 용 Haswell의 최상위 구성에서는 온 패키지 또는 온다이 중 하나로 eDRAM 칩을 올릴 계획을 검토하고 있는 것으로 알려져 있다. 아마도 GPU 코어의 메모리 버퍼로 사용할 것으로 보인다. 개별 설계 DRAM을 온 패키지로 CPU 다이에 접착하면 초 광대역 메모리를 실현할 수 있다. 그러나 비용 상승은 불가피하다.

하스웰

[분석정보] 2015년 컴퓨터 플랫폼 IDF Spring 2005

[분석정보] DDR4는 어떻게되나? 인텔의 메모리 전략을 예측

[분석정보] JEDEC이 "DDR4"와 TSV를 사용 "3DS" 메모리 기술의 개요를 밝힌다.

[분석정보] IDF 2013 베이징 전시장 및 기술 세션에서 새로운 기술에 주목한다.

[분석정보] 엘피다 메모리의 한계는 DRAM 종언의 상징?

[분석정보] 20나노 공정부터 앞으로 무어의 법칙의 의미가 없어지나? ~ 트랜지스터당 비용 상승

[분석정보] 테라 바이트 대역의 차세대 메모리 HBM이 2015년에 등장