3D XPoint究竟是什么？
[導(dǎo)讀]英特爾和鎂光聯(lián)合發(fā)布的3D XPoint閃存技術(shù)，介于DRAM和NAND之間，3D XPoint架構(gòu)其實(shí)是一種大容量存儲(chǔ)技術(shù)，雖然比DRAM要慢，但它比DRAM要便宜，比NAND要快，但是比NAND要貴，最重要的是它是非易失性的。
英特爾和鎂光本周聯(lián)合發(fā)布了全新類別的存儲(chǔ)形式，比NAND閃存快一千倍，比NAND閃存耐用性高一千倍!繼3D NAND以來(lái)，又一個(gè)閃存介質(zhì)的創(chuàng)新。
一千倍的耐用性意味著一百萬(wàn)次的讀寫(xiě)次數(shù)，新存儲(chǔ)介質(zhì)在壽命上有重大突破。
現(xiàn)在用的NAND閃存讀寫(xiě)次數(shù)在3000~10000次之間。雖然可以通過(guò)讀寫(xiě)均衡和錯(cuò)誤修正軟件來(lái)提升壽命，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到10000次。
英特爾，鎂光
3D XPoint技術(shù)之前的架構(gòu)(Corss-point)舍棄了原來(lái)位存儲(chǔ)晶體管(bit-storing transistors)，采用柵狀電線(a latticework of wires)電阻來(lái)表示0和1。
而3D XPoint架構(gòu)其實(shí)是一種大容量存儲(chǔ)技術(shù)，雖然比DRAM要慢，但它比DRAM要便宜，比NAND要快，但是比NAND要貴，最重要的是它是非易失性的。所以，斷電之后數(shù)據(jù)不丟失。
三星和鎂光都很激動(dòng)，表示這是二十五年來(lái)開(kāi)創(chuàng)的第一個(gè)新的存儲(chǔ)類別。3D XPoint介于DRAM和NAND閃存之間，未來(lái)很有可能在企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心甚至消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品中引起變革。
神秘的材料
雖然宣布正在準(zhǔn)備大規(guī)模生產(chǎn)，但鎂光和英特爾都拒絕透露技術(shù)細(xì)節(jié)。
不說(shuō)用的什么材料，不公布性能參數(shù)，只是表示很快就有樣品亮出，雙方還都表示2016年才會(huì)正式推出這一產(chǎn)品。
鎂光的流程整合總監(jiān)Russ Meyer表示，3D XPoint將會(huì)比DRAM慢五到八倍。這意味著它不可能改變內(nèi)存計(jì)算那種應(yīng)用場(chǎng)景。
3D XPoint跟常規(guī)的2D平面NAND的容量差不多，但比DRAM的密度高出十倍。意味著鎂光和英特爾的閃存產(chǎn)品的密度上將保持優(yōu)勢(shì)。
并不是完全全新的技術(shù)
3D XPoint也不是完全全新的技術(shù)，之前的cross-point架構(gòu)舍棄了原來(lái)位存儲(chǔ)晶體管(bit-storing transistors)，采用柵狀電線(a latticework of wires)電阻來(lái)表示0和1。
Cross point架構(gòu)采用基于ReRAM(或RRAM)的憶阻器概念(memory resistor concept)，也可叫作應(yīng)用憶阻器(memristor)。電阻式存儲(chǔ)(Resistive memories)已經(jīng)在過(guò)去的幾年中投入了生產(chǎn)。
SanDisk
上圖是閃迪在2008年展示的cross-point技術(shù)，說(shuō)明這一技術(shù)多年前就有了。
傳統(tǒng)的NAND閃存用晶體管來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，XPoint和ReRAM的cell改變了他們的物理特性，通過(guò)改變電阻特性來(lái)表示數(shù)據(jù)。當(dāng)處于高電阻狀態(tài)時(shí)，電不能輕易通過(guò)，cell表示0，當(dāng)處于低電阻時(shí)，cell表示1。
相變存儲(chǔ)(phase-change memory)也是cross-point的一類，這也是多年前就開(kāi)始開(kāi)發(fā)的技術(shù)了。
2008年，通知和閃迪宣布正在研究cross point存儲(chǔ)RAM芯片。2013年，兩家公司在國(guó)際固態(tài)電路研討會(huì)上證明了這一技術(shù)。
2011年，IBM宣布已經(jīng)生產(chǎn)出了相變存儲(chǔ)芯片，它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量比NAND閃存高一百倍，而且讀寫(xiě)次數(shù)達(dá)500萬(wàn)次。
英特爾和它的合作伙伴Numonyx也在2009年宣布了在相變存儲(chǔ)上的一次突破。
2013年，一家名為Crossbar的初創(chuàng)公司推出了郵票大小的ReRAM產(chǎn)品原型，它可以存儲(chǔ)1TB數(shù)據(jù)，該產(chǎn)品預(yù)計(jì)將于今年大規(guī)模生產(chǎn)。
也有人表示，雖然這不完全是相變存儲(chǔ)，但是也涉及到了部分相變存儲(chǔ)的內(nèi)容。
有什么不同
3D XPoint采用了獨(dú)特的化合物材料，一種特殊的cross-point架構(gòu)，密度比常見(jiàn)的存儲(chǔ)高出數(shù)十倍，跟相變存儲(chǔ)相比它的擴(kuò)展方式更多。
另外，XPoint的cell的讀寫(xiě)靠的是各種電壓，電壓的高低表示0和1。
鎂光的資料上提到，這樣一來(lái)就不需要晶體管了，既增加了容量又減少了成本。
但英特爾和鎂光對(duì)于究竟使用了什么材料這件事，還是選擇了保密。
3D XPoint技術(shù)采用了新的材料來(lái)轉(zhuǎn)化電阻的狀態(tài)，對(duì)可靠性低成本高的零件的依賴性降低，跟之前的一些技術(shù)不同，這些技術(shù)可以真正生產(chǎn)出來(lái)。
新架構(gòu)和新的神秘材料成就了英特爾和鎂光引以為豪的3D XPoint。
這意味著什么?
消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品上，如臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦或者手機(jī)上，XPoint能增加他們的存儲(chǔ)容量，傳輸速度將從現(xiàn)在的500MB/s提升到500GB每秒，如果英特爾和鎂光沒(méi)騙你的話。(Dostor PS：SATA 3的接口速度有點(diǎn)吃不消吧)
但這個(gè)產(chǎn)品離消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品還比較遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)中心更需要這個(gè)。
跟當(dāng)年NAND出現(xiàn)時(shí)候一樣，新興的存儲(chǔ)技術(shù)總要經(jīng)過(guò)許多年才會(huì)真正使用。這一項(xiàng)新技術(shù)可能會(huì)出現(xiàn)在內(nèi)存計(jì)算和高性能計(jì)算等領(lǐng)域。
如今的數(shù)據(jù)中心采用DRAM來(lái)進(jìn)行高性能計(jì)算，運(yùn)行一些IO密集型的應(yīng)用程序，還有一些怕因?yàn)閿嚯妬G失數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。有了XPoint存儲(chǔ)后，一些高性能處理不必完全依靠DRAM了，同時(shí)他的高容量也解放了許多NAND閃存。
有專家表示DRAM不會(huì)被完全取代，未來(lái)DRAM只占很少的一部分，大部分將會(huì)是3D XPoint存儲(chǔ)。
3D XPoint對(duì)用戶帶來(lái)許多直接的好處，可以顯著提升需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的場(chǎng)景，提升鑒別欺詐的能力，對(duì)于基因檢測(cè)，原油勘探，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)都有很多積極意義。
無(wú)非還是為了速度
一個(gè)很重要的方面是：3D XPoint很快，超級(jí)快。
如今，內(nèi)存和閃存存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上采用不同的接口。筆記本電腦用的通常是SATA或者PCIe口。DRAM或者系統(tǒng)內(nèi)存由不同的插槽連接到CPU，這意味著兩者有不同的接口和性能水平。
英特爾和鎂光都表示，在一個(gè)新的系統(tǒng)架構(gòu)下，3D XPoint可以取代DRAM和NAND閃存。
因?yàn)?，DRAM的時(shí)延降低到納秒級(jí)，NAND閃存的時(shí)延為微秒級(jí)，盡管如此，還是硬盤(pán)快上上千倍。盡管沒(méi)有看到性能標(biāo)準(zhǔn)，鎂光和英特爾表示3D XPoint的速度比較接近DRAM。
3D XPoint使用的材料很關(guān)鍵。NAND閃存的發(fā)展遇到了工藝上的瓶頸，晶體管不能再小了。當(dāng)前，最小的工藝制程在10nm到20nm之間。NAND閃存廠商，像英特爾，鎂光，三星，閃迪和東芝都在搞3D NAND，他們有的最多堆疊了48層，以此來(lái)提高閃存的密度和容量。
3D XPoint存儲(chǔ)陣列由許多垂直的傳導(dǎo)器連接著1280億個(gè)cell。每一個(gè)cell存儲(chǔ)一個(gè)bit數(shù)據(jù)。緊湊的數(shù)據(jù)架構(gòu)帶來(lái)了高性能和高容量。
鎂光和英特爾的資料中寫(xiě)道：XPoint中，橫跨兩個(gè)堆疊存儲(chǔ)層的每個(gè)die能存儲(chǔ)128Gbit數(shù)據(jù)。未來(lái)或許通過(guò)橫跨更多的層，或者采用傳統(tǒng)的光刻間距擴(kuò)展來(lái)提高die的容量。
如果一切進(jìn)展順利，3D XPoint或?qū)⒊蔀橐I(lǐng)存儲(chǔ)變革的下一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)。
本文由Dostor譯自ComputerWorld，原文《This new 3D XPoint memory could last forever》，原文鏈接。
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