[분석정보] DDR4는 어떻게되나? 인텔의 메모리 전략을 예측

이번에는 IDF 2013에서 보여 온 인텔의 메모리 전략에 대해 설명하겠다.

메모리 자체는 오래전에 소개했지만,이를 게재한 2011년 기준에서 현재까지 대부분 상황이 변함 없다는 부분이 현재 메모리 상황이기도하다.

　그리고 2014년 이것은 크게 변하지 않고 변화가 있는 것은 2015년 기준에서 될 것 같다. 아래 그림은 플랫폼 별 메모리 지원의 모습으로, 2014년 다양하게 뒤섞여 있는 것을 알수있다. 이 부분을 우선 설명하자.

플랫폼 별 메모리 지원 목록

대중화 범위는 DDR3-1600인 채로 8GB 모듈이 메인

　아래 그림은 IDF 2013에서 인텔이 보여준 2013년 2분기 ~ 2014년 1분기 라는 좁은 범위의 메모리 로드맵이다. 메인이 되는 PC 용은 DDR3-1600이 메인 스트림, 하이 엔드가 DDR3-1866 이다. 실제로 하이 엔드인 Core i7 Extreme과 Core i7은 DDR3-1866을 지원하고 있지만, 가격면에서 비교적 높다.

IDF 2013에서 인텔이 보여준 메모리 로드맵. 주로 Ultrabook 용 이지만, 서버 및 데스크톱에서도 사정은 크게 다르지 않다

　이것은 정격 동작 DDR3-1866을 지원하는 칩의 유통량이 아직 적고, 대부분의 경우 전압을 1.5V 이상으로 오버 클러킹 동작으로 DDR3-1866 동작을 시키고 있는 것도 무관하지 않을 것이다.

　또한, 올해 9월에 SK Hynix 공장에서 화재 사고가 발생. 회사에서 DDR3의 공급이 크게 줄어든 것으로 메모리 가격이 전반적으로 상승하고 있으며, 또한 DDR3-1866의 가격차가 확산되고 있다.

　이런 것도 있고 적어도 2013년 안에는 스위트 스폿, 즉 가장 대중적 범위는 DDR3-1600의 상태에 머무는 것은 틀림없는 것 같다. 또한 메모리 용량도 칩 자체는 계속 4Gbit 제품이 메인이며,이 결과 DIMM 용량도 8GB 제품이 가장 많아지는 구도도 변하지 않는 것으로 보인다.

　한편 LPDDR3도 있으나, 이쪽은 전부라고는 말하지 않지만 상당 부분 Contract base ※ 이기 때문에, 시기적 가격 변동의 영향은 거의 없다. 단지 이곳은 원래 절대 성능보다 저전력을 인정 받아 채용되고 있는 만큼, 소비 전력이 증가하는 LPDDR3-1866은 약간 기피하는 경향이 있다. ※ : 계약베이스. 메모리 공급 업체 및 장비 업체가 미리 가격을 결정한 다음 거래한다.

　원래 인텔의 경우 Bay Trail에서 LPDDR3를 사용하는 것은 태블릿 용 Bay Trail-T와 휴대폰 용 Lexignton (기존 32나노 공정의 스마트폰용 메드필드의 저가형 SoC) 및 곧 등장 할 Merrifield (메리필드 : 베이트레일과 같은 실버몬트 코어기반 스마트폰 SoC) 등에 한정되어 있으며, 이들은 모두 LPDDR3-1866을 공식적으로는 지원하지 않는다. 또한 현재 OS가 32bit 라서 4GB 이상의 메모리를 탑재는 현실적으로 낭비다.

　오히려 대중화 범위는 1 ~ 2GB 정도에 머물고 있다. 이러한 휴대 기기의 경우, 메모리는 2 내지 4 칩 (휴대 전화라면 2 칩이 필수이지만, 태블릿이라면 4칩 구성도 허용된다)되기 때문에, 메인 4Gbit 제품 일부 휴대폰만 8Gbit 제품이 될 것이다.

예측 데이터 보기 2014년 이후 메모리 전략

　그러면 내년 이후는 어떻게 되는 것일까. 아래 그림은 반도체 조사 회사 IHS가 나타내는 예측 데이터이다. 먼저 아래 그림은 전체 매출로, 2013년은 2012년의 반동인지 부쩍 매출이 증가했지만, 2015년 까지 그만큼 매출이 증가하고, 그 앞은 줄어들고 나가는 것이 나와 있다 (단위는 10 억 달러).

장기적인 매출 예상. 왼쪽의 세로줄은 메모리 업계 전체의 매출, 선은 평균 가격 변동률이다. 오른쪽 그림은 세로 막대가 출하 용량 (10 억 Gbit), 선은 출하 용량의 변화율이다

　메모리 칩의 평균 소매 가격은 2013년 100 %로 하면 내년 이후는 20% 감소, 2017 년 기준으로는 30% 감소 된다고 되어있다. 이것은 평균 소매 가격의 감소를 보충하는 기세로 메모리 용량이 늘어날 것으로 보고 있기 때문이다.

　이것은 위 그림의 오른쪽 그림을 봐도 분명, 2011년 200 억 Gbit 정도의 출하량 이었던 것이 2017 년에는 1100 억 Gbit 이상으로 생각되고 있다. ASP가 떨어지면서 출하 금액이 변하지 않는 것은 더 높은 용량의 메모리 칩이 출시된다고 생각하는 것이다.

　구체적인 제품 평가가 아래 그림이다. 이미 주요 메모리 업체 (라고해도 Samsung, SK Hynix, Micron의 3 개 밖에 없지만)는 DDR4 메모리 칩의 샘플 출하를 마치고 일부 양산에 들어가있는 곳도있다.

메모리 제품 평가. 왼쪽은 2012 년 Q1 ~ 2014 년 Q4라는 좁은 레인지, 오른쪽은 2009 년 ~ 2017 년 범위에서 예측이다

　그러나 현재는 위 이미지의 왼쪽에서 알 수 있듯이 전체의 1% 에도 못 미치는 소량 양이며 이후 점차 증가해 간다고 말하면서도 2014 년 4분기에 겨우 10% 정도, 2014년 전체를 평균화 하면 6% 되는 것이다.

　이 상태에서는 아직 메인 메모리로 사용하기에는 무리가 있다. 2015년의 시점에서도 16% 정도이며, DDR3 이상의 출하가 있는건 2016 년에 들어 가서이다. IHS도 "Crossover with DDR3 in late 2015"(DDR3와의 출하량이 역전하는 것은 2015년 말)이며, DDR3에서 DDR4 로의 이행은 2015 년까지 사실상 보류된 형태이다.

　그렇지만 이러한 보류의 사정은 얼마쯤은 인텔의 플랫폼 전략에 얽힌 부분이 아닐까라는 점이 있다. 다시 그림을 보면, 우선 2014년 1분기에 서버용으로 IvyBridge-EX 가 출시된다.

플랫폼 별 메모리 지원 목록

　이것은 물론 하이 엔드 4P 이상의 구성을 가능하게 하는 것으로, 메모리는 Westmere-EX 마찬가지로 SMB (Scalable Memory Buffer)를 통한 연결이다. 단지 이 SMB, Westmere 세대에서는 최대로 1067MHz로 제한되어 있었다.

　이것은 SMB를 연결하는 SMI (Scalable Memory Interconnect)의 속도에 기인하는 것이지만, Ivy Bridge-EX 세대에서는 이것이 약간 빠르게 될 것으로 보인다. 다만 DDR3-1600까지 지원 할 수 있는지 여부는 미묘한 것으로 DDR3-1333 이 종점이 아니냐는 시각도 있다.

　아래의 Xeon E5 용이 Haswell-EP , 이것은 DDR4로 전환하는 것은 틀림없는 것 같다. 그러나 등장시기는 2014년  3내지 4분기가 될 것으로 보인다. 2014 년에 일어서는 DDR4의 주요 용도가 이 Haswell-EP와 나중에 나올 Haswell-E 용이 될 것이다.

　그 아래인 마이크로 서버용이지만, 현재 Avoton의 후속 제품이 어떻게 될지가 보이지 않는다. 인텔은 다음 14nm 세대인 Airmont의 개발을 서두르고 있지만, 모바일 용 SoC는 차치하고, 서버용 SoC를 2014년 중에 제공 할 수 있는지 여부가 분명하지 않다. Avoton-Refresh 가 되는 것이 아니냐는 이야기도 있을 정도이다.

　만약 Avoton-Refresh 라고 하면 가능성이 있는 것이 DDR3U의 투입이다. DDR3U는 DDR3L (1.35V)보다 더 낮은 1.25V로 동작하는 DDR3의 표준이며, 이미 JEDEC의 표준화도 끝나고 있지만, 샘플 제품은 차치 양산품의 유통량은 많지 않다.

　이것은 단순한 이야기​​로, 메모리 공급 업체에서 보면 기술적인 난이도가 DDR4과 거의 다르지 않기 때문에 그렇다면 DDR4 가 좋은? 라는 것이 되어 버린 것 같다.

　플랫폼은 AMD의 Trinity-R (임베디드)과 Richland가 대응하고 있지만, DDR3L에서 DDR3U 로는 그다지 큰 소비 전력의 절약이 되지 않는다는 것도 있고, 인텔 계열 플랫폼에서 공식적으로 지원하지 않는 것이다.

　다만, 만약 Airmont 기반 Avoton 후속 제품이 2014년 중에 출시되지 않으면 당분간 Avoton 업데이트가 필요하다. 이 경우 절대 성능보다는 성능 / 소비 전력 비율이 더 높게 평가되는 만큼, 조금이라도 이를 개선하기 위해 DDR3U을 투입 할 가능성은 있을 것이다. 반대로 말하면, 가능성이 있는 것은 이 Avoton-Refresh 뿐이라는 것이다

데스크톱 및 모바일은 계속 DDR3

플랫폼 별 메모리 지원 목록

　그러면 데스크탑을 살펴 보자. 하이 엔드 Haswell-E , 미들 레인지는 Haswell-Refresh (와 일부 AIO을 위한 BGA 패키지의 Broadwell )이 된다. 따라서 계속 DDR3가 사용되는 것이 확정됐다. 다만, 이것이 현재의 DDR3-1866 가 끝인지, 하이 엔드만 DDR3-2133까지 지원하는지 아직 명확하지 않다. 잠재적으로 DDR3-2133을 지원 할 것이다.

　다음이 모바일이다. 먼저 Ultrabook 등의 시장은 계속 DDR3인 것은 변하지 않지만, 이쪽은 높아도 1866MHz 으로 실제로 1600MHz 까지의 공산도 높다. 이유는 간단 모처럼 소비 전력을 낮추려 하는데, 동작 주파수를 올려 버리면 이쪽의 소비 전력이 증가하고, 원점으로 돌아가기 때문이다.

　또한 DDR3L에 관해서는 1866MHz 제품은 기술적으로 가능하면서 실제 유통량은 매우 적은 것으로 보인다. 현실적으로 이쪽도 1600MHz 까지 될 것이다.

　분명한 것은 2014년에 투입되는 Airmont 이다. 지금 Bay Trail이 단순히 태블릿 / 휴대 전화뿐만 아니라 데스크탑 / 모바일 / 임베디드에 투입되고 있기 때문에, Airmont도 마찬가지로 여러 플랫폼에 대응하는 것은 확실하다고 생각된다.

　Bay Trail-T 와 Bay Trail-D/M/I 가 다른 메모리 구성되는 것과 같이, Airmont 기반 제품 역시 태블릿 / 휴대 전화 용 및 기타는 다를 수 있을 것이다. 그렇게 되었을 경우 태블릿 / 휴대 전화용은 슬슬 LPDDR4가 시야에 들어온다.

　LPDDR4가 아직 표준화가 완료 되지 않았지만 대략적인 스펙은 거의 정해져 있어 당분간 문제없이 일어설 것이라고 예상되고 있다. Airmont 기반 제품이 투입은 2014년 하반기로 보이기 때문에 여기에 충분히 댈수 있다. 한편, 기타 용은 계속 DDR3L-1600 기준이 사용되게 될 것이다.

　자, 그럼 2015 년은 어떻게 될까라는 것이 다음의 화제이다. 아래 이미지는 4GB DIMM의 가격 예측이다. 현재는 30 달러 전후라고 하는 것이 DDR3L 및 DDR3L-RS의 가격으로, 이것은 대개 시장 가격과 같다.

4GB DIMM의 가격 예측. LPDDR3의 가격도 2014년에 들어서면서 크게 하락하는 것도 재미 있지만, 이것은 LPDDR4이 투입되기 때문이다.

　이후 이지만, 연말은 SK Hynix 공급 압박도 있고 가격은 일시적으로 상승했지만, 2014년에 들어서면서 25 달러 안팎까지 완만하게 떨어지고, 2015 년에 들어서면서 25 달러를 깨어 간다고 한다. 이것은 어디 까지나 가치있는 DDR3L/DDR3L-RS의 이야기이므로 일반 DDR3는 더 가격이 내려간다.

　그 DDR3 및 DDR4의 가격은 어떻게 되는지를 나타낸 것이 아래의 그림이다. 가격이 동일한 것은 대략 2015 년말 이지만, 우선 2014년 4분기에 들어가면 DDR3와의 가격차가 10 달러 미만이 되기 때문에 이 부근에서 전환이 시작될 것이다.

DDR3 및 DDR4의 가격 추이 예상. 이것은 용량이 8GB인 경우이므로 위의 가격 예측 그래프와 비교하면 2배 가까운 가격이다

　또한 2014년은 아마 DDR4-2133이 주류 일부 DDR4-2400가 나오는가 라는 부분이지만, 2015년 DDR4-3200이 투입될 것으로 보인다.

서버용은 DDR4로 전환

　그러면, 또 그림으로 돌아 가자. 이번에는 2015년 서버이다. 하이 엔드는 Haswell-EX 가 될 것으로 생각되지만, 이것은 DDR4-2133로 마이그레이션 될 것이다.

　아래의 Xeon E5 등급은 Broadwell-EP 가 DDR4-3200을 지원하는 것으로 보인다. 마이크로 서버는 아마 Airmont를 기반으로 하는 14nm 공정 제품이 될 것으로 생각되지만, 이것이 DDR4-3200까지 지원할지 여부는 현재 확실치 않다.

　데스크톱은 하이 엔드가 Broadwell-E , 이것은 DDR4-3200은 거의 확정. 미들 레인지는 Skylake 기반으로 마이그레이션 할 것으로 보인다. 이것은 모바일 하이 엔드, 즉 노트북 용도 같고, 모두 DDR4-3200 기반이 될 것으로 생각된다.

　DDR4 관해서는 이미 충분히 절전 (1.2V)이며, 더 이상 낮추는 것은 더 한층 새로운 기술이 필요할 것 같고, 지금 DDR4L 등의 이야기는 일절 나오지 않고, DDR4로 일원화 된다.

　한편, 태블릿 및 휴대전화용 이지만, 이쪽은 DDR4 이외에 LPDDR4이 메인이 될 것 같다. 공교롭게도 Airmont-Refresh 가 될 것인지, 새로운 아키텍처가 되는지는 지금 분명하지 않다.

　과정으로 여전히 14nm 상태이며, 기존의 Tick-Tock 모델에 따르면 Airmont를 개량한 것으로 이것이 투입 되어도 이상하지 않지만, 이미 인텔의 Tick-Tock 모델이 사실상 붕괴하고 있음을 감안할 때, Airmont-Refresh가 되어도 이상하지 않다. 만약 그렇게 되었을 경우, 당연히 메모리는 또한 태블릿 / 휴대용은 LPDDR4로 남아있을 것이다.

　불투명한 것이 기타 용으로 타이밍을 생각하면 이제 DDR4 기반으로 이행하게 되지만, 만약 다이를 제작 바꾸지 않으면 계속 DDR3 기반의 유지 가능성도 있다. 이 부분은 2014년에 들어서면서 조금 더 전망이 나아질 것 같다.

DDR4 세대 칩의 용량이 부족

　마지막으로 기록 밀도의 이야기를 두자. 현재 메모리는 4Gbit 제품이 주류이다. 데스크탑용 DIMM은 이것이 8개 (단면)로 4GB 16개 (양면)로 8GB이다. 서버용 등에서는 단면 당 16개 (양면 32 개)로 16GB와, 이들을 2개 준비하여 사이를 플렉시블 기판에 연결한 32GB라는 DIMM도 있지만, 이것은 가격도 논외 높은 때문에 놔두자.

　이제 문제는 이 메모리 칩 용량이 DDR4 세대에서 부족하는 것이다. 이유는 DDR3에서는 채널당 평균 2매, 속도를 떨어 뜨리면 3개의 DIMM을 장착 할 것이, DDR4되면 채널당 1장이 되기 때문이다.

　따라서 전체 시스템의 메모리 용량을 떨어 뜨리지 않기 위해서는 메모리 칩의 수를 두 배로하거나 메모리 칩 당 용량을 늘릴 수 밖에 없다. 따라서 DDR4 세대에서 8Gbit 제품이 최소한 필요로 하고, 할 수 있으면 더 용량이 많은 것이 특히 서버용으로 필요로된다. 단지 이쪽의 움직임은 매우 둔하다.

　아래의 자료도 IHS 예측이지만, 2014 년 말의 8Gbit 제품의 비율은 5% 전후, 2015 년 연간으로도 20% 정도에 지나지 않고 2016 년에야 50% 정도가 된다.

기록 밀도의 추이. 왼쪽은 2012 년 Q1 ~ 2014 년 Q4라는 좁은 레인지, 오른쪽은 2009 년 ~ 2017 년 범위에서 예측이다

　또 다른 문제는 이에 따르면 16Gbit 제품이 2017 년에도 온데 간데 없는 것이다. 즉 2017 년 기준까지 시스템의 메모리 용량은 DDR3 세대에서 거의 늘지 않게된다.

　이상의 점에서 앞으로의 행보가 수상한 것이 이 메모리 분야이다. 이런 것이 있어서 인가, 인텔 자신도 별로 장기 메모리 로드맵을 내지 않아도 되었을지도 모른다.

2013년 10월 17일 기사 입니다.

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