作者: 孙昌旭
引言：智能手机的Memory配置五花八门，结构形式多样，选择错了不仅手机性能受影响，价格昂贵，更有可能无货可供。Memory的选择又与手机主芯片平台十分相关，这让手机设计者十分头痛，用户则十分头晕了。昌旭来慢慢为你解开这些纠结。。。。
如果你认为手拿iPhone5的用户使用体验都一样，那就错了。因为其中决定使用体验的非常重要的元件——LPDDR2 DRAM来自不同两家厂商，他们的功耗与稳定性是不一样的，差别还较大。所以，用户的使用体验也不一样。如果你正好买到的是其中性能好的那家的LPDDR2(这里就不提名字了)，恭喜你，你的运气不错。
随着智能终端处理的数据量越来越大，速度越来越快，主频越来越高，Memory在手机中的地位也越来越重要了，这里表现在不仅对性能与功耗的影响，也表现在对BOM单的影响，Memory在BOM单中的地位早已升至前三甲，比如目前最高端的eMCP 32+16报价大于40美元，这已比价目前顶级的手机CPU的价格。
手机的Memory由两大块组成，俗称RAM与ROM。RAM则是上面提到的DRAM，相当于电脑中的内存，对智能手机的性能影响最大，价格也贵，特别是目前新一代的LPDDR2的价格，同等容量时比电脑中采用的PC DDR3的价格贵一倍左右。今年底，下一代LPDDR3也将被一些高端平台采用，价格将更昂贵。ROM则是Flash指标，用来存储智能手机中的各种数据。而RAM与ROM如何结合、如何封装则是目前手机厂商在选择平台时最为纠结的地方，因为涉及到PCB的布线和空间位置，不仅如此，还涉及到后面物流采购的可行性与价格的波动，因为不同形式的Memory价格波动也不一样。目前主流的形式有MCP、eMCP、POP(Package on Package)、以及eMMC+LPDDR2的分商方式，手机采用哪一种形式往往是由手机选择的主芯片平台来决定，而容量则由手机厂商根据市场需求和自己的产品定义来决定。有些手机厂商在将其它配置都定义得较高，为了省成本选择了512MB的RAM，这对用户是一种不负责的态度。目前512MB的RAM与2GB的RAM价格差了十几美元。
以下就是昌旭来为大家分析目前高中低智能手机的内存配置，以及主流平台各支持哪种内存配置(MCP、eMCP、POP、以及eMMC+LPDDR2)，当然，还有大家最为关心的价格。最后，我会列一个大表格，将这些信息汇总。
低端智能手机RAM/ROM配置和价格
低端智能机的价位低于500元，这类手机通常选择的平台是：高通MSM7X25A,MSM7X27A，展讯SC8810，联发科技MT 6575/6517等，屏幕多为3.5~4寸，分辨率多为320*480，通常选择Android2.3系统(少部分会使用Android4.0)。
这类手机采用的存储方案多为NAND MCP模块，即将NAND与LPDDR1封装在一起。市场主流规格为4+2为主，4+4，2+2也有部分应用,存储单位均为Gbit(bit是Byte的1/8)。这里，NAND会采用比较便宜的SLC。最主流的4+2模块目前报价约为3.5美元。因为以上某些手机主芯片平台仅能支持LPDDR1，不支持LPDDR2，所以只能配LPDDR1。由于容量较低，工艺落后，速度偏慢等原因，预计在2013年底LPDDR1开始逐渐淡出手机市场。因为产量少，目前LPDDR1的价格已比LPDDR2贵，去年下半年开始就出现价格倒挂趋势。
低端智能手机的Memory选择面较小，属于价格非常敏感型，以下中高端智能手机则出现多种Memory配置，包括MCP、eMCP、POP、以及eMMC+LPDDR2的分离方式，着实让手机设计者十分头痛，用户十分头晕了。
智能手机中各种Memory的集成形式
中高端智能机的eMCP配置与价格
中端智能机使用的平台最多，最复杂。既有使用eMCP的，也有使用POP(Package on Package)的，还有使用eMMC+LPDDR2分离方式的。其中包括高通MSM8x25/25Q、MSM8X60，联发科技MT6577、MT6589、MT6572，Nvidia的T3、T4，展讯的双核Tiger等平台支持的是eMCP形式；而高通的MSM8960、MSM8x60A、MSM8x30、MSM8x26，MSM8974以及APQ8064(T)，Marvell的 PXA988/986、PXA1088，博通的BCM28155/28145，联芯的LC1810和LC1813，三星Exynos4412/5410，STE的NovaThor以及英特尔的手机平台Z2580等支持的均是POP封装形式。虽然Nvidia的T4不能支持PoP，但是集成基带的T4(i)则是支持PoP封装的。
“值得注意的是，最高端的平台，比如高通的MSM8974，NV的T4或T4(i)和STE的新一代NovaThor等直接支持最新的LPDDR3D DRAM了，特别是高通，今年新平台全线向LPDDR3迁移。”尔必达技术市场经理王春生介绍。尔必达是目前手机PoP封装的DRAM最大供应货，也是苹果iphone5的LPDDR2 DRAM供应商。“LPDDR3的数据速率是1600Mbps，而LPDDR2的速率是1066Mbps，性能大幅提升。”他介绍道。
eMCP是指将eMMC+LPDDR2 DRAM封装在一起，而eMMC则集成闪存与闪存控制器。目前全球主流的Memory厂商三星、Hynix、美光(收购尔必达)、Sandisk和Kingston等都在推eMCP，三星是其中最早推eMCP的厂商也是最成熟的一家。由于eMMC集成了闪存控制器，所以这里各家的闪存控制器技术显得十分重要，三星由于一直有自己的控制器技术，所以走在前列，而Hynix也刚刚收购一家控制器厂商。目前eMCP的标准配置容量为4GB+512MB/4GB+1GB/8GB+1GB。前面两种配置居多，报价分别为7.5美元左右和12.5美元左右。也有少量芯片平台采用eMMC和LPDDR2分离的方案，主流容量同eMCP，其中，独立的LPDDR2 512MB约5美元左右，1GB价格已到10美元以下，2GB到18美元以下。“LPDDR2的价格下降很多，现在的价格比去年下降了约50%。”王春生解释，今年的价格下降不会这么大，只会小幅下降，他预测。
目前主流eMCP的容量如上所述，再做大很困难。深圳江波龙公司技术负责人王景阳解释其中原因：首先是技术和工艺上的困难。eMCP中需要将LPDDR2 DRAM与eMMC封装在一起，LPDDR主频很高，将LPDDR与eMMC封装在一起，eMMC信号很容易对LPDDR直接产生干扰，这样对于基板设计，封装工艺要求都非常高。而eMMC由于协议复杂，也容易出现与主芯片平台调试兼容性的问题，两个芯片种类叠加在一起，无疑增加了出现技术风险的概率。“通常来说，一个eMCP中有1个eMMC控制器芯片的KGD(Know Good Die)，多颗NAND FLASH KGD，还有多个LPDDR2 KGD。以高端16GB+1GB为例，按目前主流工艺水平，需要叠加4颗NAND Flash KGD，2颗DRAM KGD，一颗eMMC控制器 KGD，而芯片厚度只有1mm，标准尺寸只有11.5mmx13mm。难度可想而知。”他详细解释道。另外还有一个容量做不大的原因是由于eMCP封装尺寸的限制，在标准尺寸11.5mmx13mm的尺寸限制下，有些最新工艺的高容量KGD放不进去，例如NAND Flash MLC已经有单颗64Gb(8GB)KGD量产，但由于尺寸限制原因，eMCP各厂商主流还是在用32Gb(4GB)的KGD叠加生产，这样也会增加产品成本，价格较贵。
以上是eMCP厂商的设计挑战，而对于手机厂商来说，高端的智能手机如采用eMCP也会有一些问题，王景阳指出：“由于LPDDR部分与CPU走线较困难，高频通信，信号质量比较难保证。此外，产品规格较少，很难实现配置差异化，特别是eMCP高容量配置部分，如8GB+1GB，16GB+1GB等产品成熟的供货厂商很少，价格较高，采购周期和供货都相对困难。存储配置不够灵活。”王景阳分析道。
目前能提供高容量eMCP的公司主要是三星，eMCP16GB+2GB和eMCP32GB+2GB的产品马上就要推出，三星工程师透露价格分别在30和40美元左右。“所以这类高容量客户，我们建议采用分离的方式，我们认为分离的方式还会便宜3-5美元。”王春生表示。当然，分离的方式对手机公司布线的设计挑战更大一些。
针对采用分离方式的客户，江波龙推出的eMMC替代方案FORESEE fSD具有很好的性价比。“fSD内部采用标准的SD协议，而硬件封装完全和eMMC兼容，客户不用做任何硬件改动，就可以直接替换eMMC，会具有明显的价格优势。”王景阳解释，“fSD产品可以提供与eMMC媲美的IPOS指标，而且独家提供SLC+MLC存储转换的技术，可以让客户将核心代码放置在SLC Flash空间中，提高开机速度，进一步提高超稳定性。fSD的主要容量规格是4/8/16GB,我们在联发科等主流手机平台上均已认证通过了fSD产品，正在进行市场的规模化推广。”同时他表示江波龙也在加紧eMCP产品的研发和量产，预计在2013年下半年将正式推向市场。
内存PoP是大趋势，超30多家公司已可提供封装
如昌旭前文所述，未来中高端智能手机平台多会采用PoP(Package on Package)形式。PoP封装将智能手机的主芯片CPU与LPDDR2/3封在一起方式。“PoP是今年高端平台的趋势，因为走线更简单，并且可以较好地解决高主频下EMI和SI(信号完整性)问题。”尔必达市场技术经理王春生介绍。POP 可以做双通道，可以跑更高频率，性能更好。“但是发热散热需要控制，生产成本也会更高。”三星电子工程师提示。不过，由于PoP封装是大趋势，现在能进行PoP封装的厂商越来越多，除了传统的一线手机厂商中华酷联外，现在二线手机厂商包括金立、步步高、OPPO、TCL等都可以进行PoP封装，而一些大型的SMT代工厂商，比如深圳这边的益光、卓翼、振华、赛达信、福兴达、松日等到都可以做到PoP封装了。目前PoP封装的平台多采用1GB和2GB的LPDDR2，报价约为10美元左右和平18美元左右。
深圳江波龙公司技术负责人王景阳也表示了对PoP封装的看法。“POP方案对于CPU而言，会增加CPU的封测成本，且POP方案的产线生产工艺要求高，产品良率相对非POP方案还是有一定的距离。2013年POP方案还不会大范围普及，依然维持在高端品牌手机应用为主。随着CPU与DRAM通讯频率变高，POP方案的优势将进一步体现，届时更多的方案采用POP封装，POP方案的大规模商用会快速拉低成本。”
对于PoP封装的良率问题，尔必达王春生解释，现在良率已很高了，一般厂商POP的不良率在0.5%以下。“未来，CPU与DRAM的集成形式将是Sip(system in package)方式。现在POP还可以应付x64数据总线，当数据总线达到x128或x256时，就必须采用SIP方式了，此时DRAM会采用传说中的Wide I/O。”他表示。
价格取向，eMMC中逐渐采用TLC取代MLC
中国手机市场总体来讲，品牌还是相对弱势，而价格始终是各厂商最关心的核心问题。因此如何在性能和价格间找到好的平衡非常关键，对于存储产品来说，就是要提供高的综合性价比。“由于Flash的工艺不断提升需要投入的资金巨大，所以产能越来越紧张，这样TLC(3bit)就比MLC(2bit)更具有经济效益，同样的晶园上可以生产出更多的Die。eMMC中也会越来越多采用TLC。”三星工程师表示。平均来讲，采用TLC比MLC的eMMC成本可下降5-7%，三星今年开始会逐渐在中国市场主推TLC的eMMC。
不过，TLC的寿命问题却是大家关心的一个重要问题。“FLASH产品随着工艺不断升级，品质和可靠性却是在相对下跌，对于TLC NAND FLASH产品，由于其擦写次数普遍只能做到500~1000次，手机长期使用后的寿命和稳定性问题一直受人诟病，所以到目前为止，TLC产品还主要应用在U盘、卡类等移动存储产品中，在手机市场应用还很有限，各手机厂商主要还在观望态度。”江波龙的存储器产品负责人王景阳表示。“现在各芯片原厂正在通过技术改进，期望增加TLC Flash擦写次数，若擦写次数能够保证在1500次以上时，会对市场成熟有更大的推动作用。另外也可以通过增大TLC产品容量，加上均衡擦写方式来延长存储芯片的寿命等以改善TLC性能和可靠性，当然这样等于牺牲了部分存储容量来换取寿命，有性价比的代价。”
三星等厂商已开始推广TLC eMMC/eMCP，对于TLC的寿命问题，三星工程师认为，现在的手机使用生命周期越来越短，很少有使用超过五年的手机了，TLC的寿命足以满足这个市场的需求。
平板厂商全城疯找2Gbx8bit DDR3
2013年伊始，平板电脑厂商在市场上疯找2Gbx8bit DDR3 的内存，价格比去年Q3已翻近一倍，达到1.35美元了。全志A10/A13、瑞芯微的RK3066等主要平板厂商CPU都是主推这个内存配置。“现在一片难求，估计价格在Q2会到1.5美元。由于PC DDR3去年巨亏，内存厂商都将产能转向了益利的LPDDR2，南亚直接就停止了DDR3的生产。”尔必达市场技术经理王春生表示。三星、尔必达、美光与hynix也在减产此规格的DDR3产品，“我们现在建议客户尽快转向4Gbx16bit的DDR3，不仅供应有保障，而且价格也与几片堆叠的2Gbx8bit DDR3相当了。”
那么，由于DDR3相比LPDDR2还是便宜很多，DDR3在手机中采用的可能性大吗？王景阳分析道：“从纯技术角度，由于功耗、性能细节和需增加PCB板面积等原因，DDR3在手机市场大规模应用的可能性不大。但从产品价格和灵活供货等原因考虑，中国中低端市场对DDR3又有一定的迫切性需求。大家都知道，现在全球真正能够大规模供应LPDDR的厂商只有3家，而台湾厂商还刚进入LPDDR市场。LPDDR市场的相对垄断导致手机厂商失去基本的议价权利，也担心供货的稳定性等。”他说。
在中国手机市场，由于强势品牌不多，受制于各运营商的集中采购效应，大部分手机厂商的毛利率都很低，对成本非常敏感。而手机主芯片的成本相对固定，因此周边核心芯片BOM的整合则非常关键。DDR3的成本相对于LPDDR2有明显的价格优势。比如4Gb的DDR3价格约为3美元，但是LPDDR2的价格则为5美元左右。在技术细节方面，目前DDR3工作电流相对LPDDR2差异并不算大，但待机电流还是有数倍的差异，但只要DDR3相对LPDDR价格保持足够差距，DDR3就迟早会出现到部分中低端手机产品中。至于待机时间问题，厂家也可以通过加大电池容量等方式提升待机时间。另外手机平板和平板手机的市场正在逐渐模糊掉，市场上已经开始逐渐流行用手机芯片平台生产的6寸、7寸，甚至是8.9寸平板手机产品。在这个市场上，对功耗要求没那么苛刻。另外大屏手机市场已经和传统的平板市场产生重叠，为面对市场价格竞争和提高产品配置灵活度，采用独立的DDR3加eMMC配置会逐步成为一种可能。所以，DDR3不会成为手机配置的主流，但下半年可能会有可能逐步进入部分中低端大屏智能手机市场。
本文转自emouse博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/emouse/archive/2013/02/26/2933945.html，如需转载请自行联系原作者
