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从芯片等级看工业级存储器模块差异与优势

DRAM IC等级与外观差异

随著全球迈入5G时代,也意味了智能物联(AIoT)、自驾车与车联网(IoV)应用愿景将加速实现。为因应未来资料储存、传输与运算需求不断提升,资料中心、服务器乃至边缘运算装置等工业级应用,屡被寄望将取代传统行动装置,成为存储器产业最关键的成长动能。

实时资料的角色越来越重要,存储器被赋予的责任也日渐重大,其于耐用度与可靠度的要求更随之升高。于工业应用环境下误用商规标准产品,可能导致存储器高故障率与失效率,增加重要资料遗失与损毁的风险,甚至造成系统无预期停摆。至于工规与商规标准存储器到底有哪里些关键差异,会导致如此重大的影响,「DRAM IC芯片等级」绝对是首先需要了解的议题。

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商规与工规存储器模块差异

从外观辨识DRAM IC芯片等级

一般而言DRAM IC可分为四种等级,质量由高到低依序为:Major原厂颗粒、eTT、uTT、次级品(Downgrade)。


1. Major原厂颗粒:由存储器厂商生产制造,选用质量最佳晶圆(wafer),并通过原厂完整测试程序,IC会打印制造商商标如:三星(Samsung)、美光(Micron)、SK海力士(SK Hynix)等,使用者可清楚辨识该IC的规格与制造商,并享有保固服务。


2. eTT(Effectively tested DRAM):仅经过一定有效性测试,但未完整测试的DRAM颗粒,质量低于原厂Major等级DRAM,主要由下游存储器模块厂商向原厂购入后,再盖印自家商标logo对外销售。


3. uTT(Untested DRAM):指封装后未经任何测试的DRAM颗粒,质量通常较有疑虑,同样由下游存储器模块厂商购入后盖印自家商标logo对外销售。


4. 次级品(Downgrade):采用良率不佳的晶圆(wafer)与颗粒(die)制成,也参杂无法达到Major与eTT测试标准筛选下来的颗粒。此等级IC常出现严重兼容性与高不良率情形,无法达到一般质量要求。


DRAM IC:存储器可靠度的决定性要素

目前市面上的商规标准存储器,多采用eTT、uTT甚至次级品(Downgrade) IC,常用于价格导向的消费性产品或低阶应用。也由于这三种等级的IC都是透过后续加工后,才盖印下游存储器模块厂商商标,一般使用者难以从外观辨识其所使用的是eTT、uTT、次级品(Downgrade)中的哪里一种,也增加了误用企图鱼目混珠之劣质产品的风险。

至于高阶工控市场、服务器与资料中心等应用,因难以承担存储器质量不稳定可能产生的系统停摆风险,多采用以Major等级原厂DRAM IC制成的工业级存储器模块;IC上盖印有原厂商标,即便成本较高,却也能获得最高的产品的质量与可靠度。另一方面,即便产品有异常,也可受到原厂维修、退换货等保固条款保障,或送回原厂进行失效分析,找出问题发生的实际原因,以避免同样问题重复发生。

加值技术、严苛测试、Fixed B.O.M.,工业级存储器应用缺一不可

工规存储器应用情境多元,或常被用于复杂且恶劣的环境之中,不仅需能承受极端气温变化,还要面对湿度、粉尘、环境污染、震动和冲击等外在环境挑战。因此,工业级存储器模块(DRAM modules)的加值技术应用,也成为其与通用商规存储器产品最大的差异之一,如透过工规宽温(-40 ~ +85°C)、30μ 镀金、敷形涂料(Conformal Coating)、抗硫化与底部填充(Underfill)技术,进而有效提升产品可靠度与耐用度。

另一方面,除DRAM IC需经原厂完整测试程序外,工业级存储器模块还需通过一系列严苛测试或认证,以确保产品效能与稳定度,常见的测试如:高低温测试(high/low temperature test)、温度循环测试 (temp. cycling test)、开关机循环测试(power cycling test)、震动与冲击测试 (shock/vibration tests)和持续可靠度测试(ongoing reliability test)等,都可作为存储器模块是否符合工规等级的判断标准。

最后,消费级存储器模块依不同的生产批次,于制造时采用的IC并不固定,常造成严重的兼容性与质量稳定性问题。工控产品验证与导入时间长,工业级存储器模块可提供长期稳定供货与固定元件保证(Fixed B.O.M.),有效减少重复验证的时间与人力成本投入。


不同于消费性产品常以性价比为首要考量,工规产品从选料、生产、测试到品管,对于质量、可靠度与稳定度都有极高的要求。有监于使用者对工规、商规产品差异不甚了解,Apacer宇瞻科技于2019年起启用工业级产品识别「Apacer for Industrial」,从产品卷标着手,协助客户依实际应用情境选择最适合的SSD与存储器产品,清楚辨识高质量、高可靠度、高耐用度的正工业级产品。

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