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突破传统研发方式——专访成功实现“MCR DIMM”技术创新的主角

By 2023年01月17日 No Comments

SK海力士又一次书写了创造最初、最高价值的故事。SK海力士全球首次成功研发出“DDR5 MCR DIMM1服务器DRAM样品,使服务器DRAM性能实现飞跃性提升。一直以来,为提高DDR5的运行速率,工程师们都把目光放在了提高单个DRAM芯片的运行速率上。MCR DIMM则打破了这一传统的思维模式,通过在单个DRAM芯片上加入特殊的模组,进一步提升了内存的运行速率。这也是MCR DIMM内存产品最大的一个特点。MCR DIMM的运行速率可达8Gbps(千兆比特每秒),较之目前DDR5产品4.8Gbps的速率提高了80%以上,是全球最快的服务器DRAM。

SK海力士率先全球研发出最快的产品,再一次尽显其在服务器DRAM市场领航者的风范。近来,半导体行业略显“疲态”,而SK海力士则把服务器内存市场看作是克服“疲态”的突破口,致力于提升这一技术领域竞争力。SK海力士的团队成员们以自己独有的挑战精神,在没人走过的路上另辟蹊径,成功实现了创新。他们强调:“另辟蹊径虽然很难很累,但却值得。”这一成就的幕后英雄们——DRAM商品策划的金洪培PL和金英俊TL以及DRAM AE李宗渊TL向往能以服务器DRAM创建一个更美好的未来。本期,就让我们来听一听他们的故事吧。

1多路合并阵列双列直插内存模组(MCR DIMM,Multiplexer Combined Ranks Dual In-line Memory Module): 一种模块产品,将多个DRAM组合在一块主板上,能够同时运行两个内存列(Rank,模组处理信息的基本运行单位)2,提高内存的速率。
2内存列(Rank):从DRAM模块向CPU传输数据的基本单位。一个内存列通常可向CPU传送64字节(Byte)的数据。

图1. 金洪培PL、李宗渊TL、金英俊TL(从左至右)三位正回忆着MCR DIMM研发过程中的花絮

 

服务器DRAM是面向数字化转型未来的“核心基础设施”

人类迈向数字化世界的脚步正逐渐加快。我们所接触的信息都以数字化形式被记录并分享。这一现象被定义为数字化转型(DT,Digital Transformation)。而DRAM可以说是创建这种数字化世界的核心基础设施,这就是SK海力士成功研发MCR DIMM的意义所在。

亲自上阵指挥MCR DIMM研发的金洪培PL(DRAM商品策划)是这样形容服务器DRAM的作用的:“想实现高效的物流,就要有更宽敞的高速公路和更高速安全的货车。我们通常把这些叫做物流的基础设施。服务器DRAM的作用就相当于货车,可以更快、更畅通地传输‘数据’。所以,我把服务器DRAM形象地比喻为数字化世界的核心基础设施。”

他还补充道:“从基础设施的观点来看,本次成功研发的MCR DIMM意义非凡。因为它可以高速安全地处理爆发增长的数据。相比于原有的服务器DRAM模组,其速度达到了80%以上的提升,这是前所未有的。”

图2. 金洪培PL在采访中表示SK海力士拥有全球最高超的服务器DRAM技术

 

金英俊TL(DRAM商品策划)则重点强调了MCR DIMM对于在不久的将来应对数据量爆增的重要性。“在不久的将来,人们生成的数据将进一步爆增。也就是说,DRAM要处理庞大的数据量。假设每户人家都装上了一台8K的电视,世界会变成什么样?为了向所有家庭提供8K级的流媒体视频,媒体服务器需要处理海量的数据。这就需要一个可以处理更多数据的硬件做支撑。而问题在于,除媒体领域外,金融、购物、旅游、文化、交通和商务等各领域都在争先恐后地实现数字化转型。换句话说,我们每一个人的生活圈都将统统被数字化。这些庞大的数据量对更高水平的系统和硬件提出了迫切需求。可以很肯定地说,SK海力士抢先布局了未来即将释放出来的需求。”

负责MCR DIMM测试的李宗渊TL(DRAM AE)对MCR DIMM的成功研发更是满怀自豪。他感慨道:“SK海力士在服务器DRAM市场上一向是强者,而MCR DIMM的研发成功,进一步证明了‘SK海力士在服务器DRAM领域是最为顶尖的’这一点。就像前两位说的那样,我也非常期待MCR DIMM会给我们的未来带来什么样的变化。”

实现性能的飞跃性提升,SK海力士成功登顶服务器DRAM市场

MCR DIMM的研发意义并非只是创造出一款更好的产品这么简单。一般来说,每一次DDR5 DRAM产品更新换代时,新一代产品比起上一代都会实现800Mbps的性能改善。例如,如果上一代DRAM的运行速率是4,800Mbps,下一代的速率往往就在5,600Mbps左右,其内存速率提升范围约为800Mbps。而SK海力士本次研发的MCR DIMM速率竟达到了8,000Mbps以上,着实是一场跨越式的进步。

图3. MCR DIMM——全球最快服务器内存模组的运行结构

 

就MCR DIMM性能的飞跃性提升,金洪培PL进一步补充说:“每一次服务器DRAM内存模组更新换代时,性能改善的幅度基本是固定的。而有预测说,服务器中央处理器(CPU,Central Processing Unit)的发展速度会比服务器DRAM更快。若CPU的计算速度和DRAM数据处理速度之间的差距拉开,就必然会遇到瓶颈3。所以,提前预防这种现象很重要。我们就是通过完全颠覆式的方法,使内存性能实现了一次飞跃性提升。”

3瓶颈(Bottle Neck):原指在桥梁和隧道入口处因公路宽度收窄而导致的交通堵塞现象。 在计算机领域中,瓶颈一词是指系统性能放慢、整体效率下降的现象。一般来说,当计算机各零部件等级不相符时,就会造成瓶颈现象。

现在,就让我们来听一听这次突破性技术研发背后的精彩故事吧。

图4. 金英俊TL手拿最近成功研发的MCR DIMM样品,向我们说明其中采用了什么样的新技术

 

金英俊TL亲自向我们说明了新研发产品采用的新技术:“为了提高MCR DIMM的运行速率,我们在研发时完全打破了传统的思维方式。在现有DDR5 DRAM的基础上,我们同时启动了两个内存列(模组运行单位)。一个行列可以传输64字节的数据,两个行列同时操作就可以一次传输128字节。然后,通过一种特殊的数据缓冲器(Buffer)4,我们可以把两个行列的传输数据组合为一个,实现两个行列的并行操作,使DRAM一次可以向CPU传输128个字节的数据。”

4缓冲器(Buffer):搭载于DRAM模组,用于优化DRAM与CPU之间信号传输性能的部件;主要用于要求高性能和高稳定性的服务器DRAM模组;

金英俊TL补充道:“其实本次成功研发还少不了与英特尔(Intel)和瑞萨电子(Renesas)的合作。”SK海力士与研发服务器CPU的英特尔和研发数据缓冲器的瑞萨的携手,实现了“1+1+1>3”的协同效应。

走没有人走过的路,结出“创新”之果

在MCR DIMM的研发征程上,SK海力士是“第一个吃螃蟹的人”。摸着石头过河,必然困难重重。从设计到测试,都没有先前经验可参照。在没有行业标准的情况下,想研发出一种全新概念的差别化产品,每一步都只能由自己开辟。

图5. 手握MCR DIMM样品的李宗渊TL感慨地向我们诉说了设计全新测试程序时的幕后故事

 

Q:在研发过程中有没有特别让您记忆犹新的事情?

李宗渊TL “其实,要为像MCR DIMM这样的产品打造出一个截然不同的全新测试环境,本身就是项很棘手的任务。在以往的产品更新迭代中,新一代产品目标性能大概是多少,我们心里是有数的。比如,新一代DDR研发出来时性能往往可以比上一代提高800Mbps,因此我们会有个大概的目标值。但针对MCR DIMM,则完全没有可以参考的资料和信息。在这种情况下,要树立目标环境本身就很困难。我们不能仅凭抽象概念开发产品。树立概念后,要如何把这一概念具体化,又要通过什么样的测试程序把抽象的概念变成实实在在的产品和技术,都是不小的难题。因此,SK海力士能在这种没有任何前例可循的情况下攻坚克难,再一次稳固自身在DRAM市场的领航者地位,真的令我很自豪。”

金英俊TL “MCR DIMM是一款搭载了市场没有过的新概念的内存产品。令我印象最深刻的,就是向SK海力士团队成员们说明我们为什么要研发这款产品以及这款产品是否有市场潜力的过程。由于这项研发完全是一种另辟蹊径的冒险式挑战,我们便需要向大家证明研发这款产品的必要性。此次项目还没有完全结束,我们还在与英特尔及瑞萨一同定义MCR DIMM市场的征程中,距离量产还有一段路程,需要继续努力。在MCR DIMM完全完成研发、实现量产及商用化并被市场普遍接受时,客户会怎么评价这款产品,它又将给服务器DRAM领域带来什么样的变化,我也拭目以待!”

金洪培PL对MCR DIMM普及后的未来充满了期待。“我想,近来所有人都应该切身体会到了数据中心与服务器在我们现代生活中的重要性。一旦数据中心与服务器出现问题,我们的日常生活也将大范围地受到影响。所以,我们可以毫不夸张地说服务器设施已成为社会基础设施的一部分。对于生活在‘数字化’时代的现代人来说,数据中心几乎成了我们生活中不可或缺的一部分。而SK海力士全力研发的正是可以打造更高水平数据中心和服务器的产品。MCR DIMM只是一个起步,希望我们能为塑造更美好的未来研发出更多更具有颠覆意义的产品。”

几位受访者都异口同声地表示,MCR DIMM还有一段很艰难的路程要走。虽然不知道在该产品实现量产后,市场会有什么样的反映,但是他们对这款与前一代相比实现性能改善80%以上的产品都充满信心。SK海力士的团队成员们用谁都未曾尝试过的方法,创造出了谁都未曾创造出的产品。SK海力士的挑战还将继续!

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