进入正文

2025年CES创新奖获奖者采访#1. LPDDR5X]
技术背后: 业界最快、最薄的内存

  • 邮件
与CES创新奖获奖的DRAM产品规划团队的采访
与CES创新奖获奖的DRAM产品规划团队的采访

11月,三星电子在全球最大、最具影响力的科技盛会“2025年CES创新奖®”举办之前,共获得29项“CES 创新奖”。 半导体领域“CES创新奖”获奖采访的第一部分聚焦于LPDDR5X,它被评价为提升下一代移动设备性能和效率的关键。 我们采访了存储器产品策划团队项目负责人JunYoung Lee(TL)和首席工程师JinSuk Chung,揭开他们突破性创新背后的秘密。他们主导开发了业界最快、最薄的LPDDR5X。

JunYoung Lee的图片
JunYoung Lee
JunYoung Lee的图片
JunYoung Lee

问:LPDDR5X最近获得了CES创新奖。 首先,您能介绍一下这款产品以及它的意义吗?

JunYoung Lee:LPDDR5X是一种针对智能手机、平板电脑和笔记本电脑等需要高性能的端侧AI优化的内存解决方案。 正如产品名称(Low Power DDR)所示,考虑到便携设备使用电池的特性,在低功耗运行的同时实现最高速度非常重要。 从设备厚度、发热量等方面考虑,让芯片本身变得更薄也是一项重要任务。

简而言之,关键是创造一种具有较低的耗电量及提供增强性能的薄型芯片。 LPDDR5X通过从策划到设计、工艺、PKG技术等与各开发部门的合作,实现了业界最快的10.7Gbps速度和业界最薄的0.65mm厚度。

Image of JinSuk Chung的图片
JinSuk Chung
Image of JinSuk Chung的图片
JinSuk Chung

问:您能介绍一下业界最快、最薄的LPDDR5X的技术差异点吗?

JinSuk Chung:主要使用LPDDR5X的智能手机需要支持快速且有利于散热的薄存储器。 这是因为它可以让智能手机变得更薄,同时电池续航时间更长。

为了实现业界最快的10.7Gbps速度,必须确保高速数据传输输入输出电路的性能。 此外,它还利用了降低内部运行电压的设计技术,实现高速运行的同时保持低功耗。

JunYoung Lee:三星的LPDDR5X是业界最薄的12nm级DRAM。 为了实现这一目标,将两个芯片结合为一个单元,形成四个单元的内聚系统,并通过更改保护半导体电路的电路保护材料——EMC(环氧树脂模塑料)来进行优化。 最后,背面打磨技术的开发至关重要,该技术通过抛光晶圆背面来保持操作特性和可靠性,同时减少晶圆厚度。

展示LPDDR5X架构中芯片和电磁兼容(EMC)在PCB上的分层排列
展示LPDDR5X架构中芯片和电磁兼容(EMC)在PCB上的分层排列

问:开发过程可能面临了几个挑战。 您能描述一下您遇到的一些障碍吗?这些障碍是如何克服的?

JunYoung Lee:在三星开发此技术之前,10.7Gbps速度尚未被商业化的技术。 一般来说,随着性能的提升,功耗也会增加。 然而,LPDDR5X需要在提高运行速度的同时尽量降低功耗,这是开发中最具挑战性的部分。 由于没有全面的评估环境,我们不得不与多家客户(包括移动应用处理器制造商和移动设备制造商)合作进行了开发和验证。 与客户积极进行技术交流和合作是至关重要的。

JinSuk Chung:正如JunYoung所说,为了进行开发和验证,与客户合作是至关重要的。 我认为我们三星半导体内部,特别是负责低功耗高性能产品设计的DRAM设计团队,以及为了打造更薄的LPDDR5X而进行不懈研发的PKG开发团队之间的合作协同效应是非常大的。从内部到整个行业的协作贯穿于开发过程中,最终促使了我们的成功,得到CES创新奖。

 

问:开发一种既能提高速度又能最大限度地降低耗电量的芯片,似乎是一项具有挑战性的任务,类似于短跑运动员在马拉松距离内保持速度。 在合作的基础上,三星还有哪些独特的技术让贵公司脱颖而出吗?

JinSuk Chung:我想谈谈F-DVFS(全动态电压频率调节)技术。 通俗的讲,DVFS(动态电压频率调节)是通过在特定的周期间隔内,将实际数据路径中使用的电压降低到某个水平以下,来降低信号传输所涉及的功耗。 三星的F-DVFS技术扩展了此功能,允许在从最小周期到最大周期的整个范围内调整电压。。这种灵活性使其更容易根据运行速度改变电压,从而最大限度地降低功耗,延长电池寿命。

一张折线图比较了不同技术的功耗,展示了常规、DVFS和F-DVFS在四个不同操作阶段的电压趋势
一张折线图比较了不同技术的功耗,展示了常规、DVFS和F-DVFS在四个不同操作阶段的电压趋势

问:您刚刚说到存储器变得更薄非常重要,那么更薄的芯片有哪些好处?

JunYoung Lee:随着智能手机市场对可折叠产品的需求不断增加,消费者正在寻找更纤薄的设备。 为了减小设备的厚度,必须减小每个组件的厚度。 当组件的厚度减小时,设备内部的气流空间得以增加,从而更容易管理热量。 这使得智能手机能够在不受因升温带来性能限制的情况下进行高性能操作,如游戏。

LPDDR5X与其前一版本在气流效率上的并排比较,突出显示芯片厚度从0.71mm减少到0.65mm
LPDDR5X与其前一版本在气流效率上的并排比较,突出显示芯片厚度从0.71mm减少到0.65mm

问:LPDDR5X用于智能手机等移动设备。 这款产品还被应用于哪些领域?

JinSuk Chung:正如我前面提到的,LPDDR5X通常仅用于需要低功耗的移动设备。 然而,随着人工智能的进步,运行大规模服务器的数据中心市场正在增长,能效正成为一个关键问题。 与DDR相比,LPDDR在能效和高性能操作方面具有优势,因此使用LPDDR的需求日益增长。 此外,LPDDR在个人电脑中的应用也在增加,并且由于电动汽车和自动驾驶的普及,Auto LPDDR5X在汽车市场的使用也在增加。

 

问:LPDDR的使用似乎正逐渐从现有的以移动设备为中心的市场扩展到服务器和汽车应用。 在人工智能时代,LPDDR的作用似乎变得越来越重要。 作为产品策划工程师,您的想法是什么?

JunYoung Lee:正如大家最近亲身体验到的,随着人工智能行业的快速发展,技术正在迅速进步,对存储器的需求也随之多样化。 很多人一想到AI内存技术就会想到HBM。 然而,市场上除了像HBM这种不计功耗、要求最高性能的产品外,对像LPDDR这种在低功耗下也能达到一定性能水平的产品的需求也日益增长。 对于替代现有DDR模块的LP模块产品(LPCAMM、SOCAMM等)来说也是如此。 在遥远的未来,LPDDR可能会成为DRAM的代表性产品。 也许我对这款产品的执着让我有点偏见。

JinSuk Chung:我同意。 近期存储器行业的关键词是“功率”。 对于海量AI数据的并行处理,提高数据传输速度至关重要,而这会导致耗电量的爆炸式增长。 LPDDR5X能够在消耗相对较低的功耗的同时实现高性能,是一种能够应对计算趋势变化的、极具吸引力的解决方案。

 

问:最后,展望未来,三星在LPDDR5X之后,正在准备哪些创新?

JinSuk Chung:我们正在积极开发2026年下一代解决方案LPDDR6。 当然,与LPDDR5X相比,LPDDR6将在性能和能效方面进一步升级。 当LPDDR6上市时,我们将能够推出与LPDDR5X类似的创新技术。

JunYoung Lee:另外,LPCAMM、SOCAMM等模块型产品目前正在与客户公司进行验证,正在准备开发高性能、低功耗DRAM技术,如通过增加数据输入输出数量来确保高带宽的LPW,以及增加计算功能的LP-PIM。 预计这将超越端侧AI,扩展到更广泛的应用领域,因此请期待在人工智能时代LPDDR的持续进步。

 

最后,我们对 LPDDR5X 的技术和未来进行了展望,LPDDR5X 的应用范围正在不断扩大,从手机到汽车、服务器、HPC 和数据中心。荣获“CES创新奖”的LPDDR5X将于明年1月7日至10日在拉斯维加斯会议中心亮相。