一文看懂3D Xpoint！ 它估將在未來引爆內(nèi)存市場(chǎng)革命

　　3D Xpoint 的出現(xiàn)，有沒有能力替代 DRAM，并成為 NAND Flash 的終結(jié)者，暫時(shí)還未有答案，但無庸置疑，它將為半導(dǎo)體帶來重大變革和突破。

　　由于標(biāo)準(zhǔn)型內(nèi)存 DRAM、NAND Flash 等微縮制程已逼近極限，目前全球半導(dǎo)體巨擘皆正大舉發(fā)展次世代內(nèi)存：「磁電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存 (MRAM)」，與含 3D XPoint 技術(shù)的「相變化內(nèi)存 (PRAM)」及「電阻式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存 (RRAM)」。

　　而美廠半導(dǎo)體巨頭英特爾 (Intel)(INTC-US)，更早已與美光科技 (Micron Technology)(MU-US) 合作，針對(duì)含有 3D XPoint 技術(shù)的「相變化內(nèi)存 (PRAM)」高速發(fā)展。

　　當(dāng)英特爾和美光于 2015 年向市場(chǎng)推薦 3D Xpoint 時(shí)，旋即引起市場(chǎng)騷動(dòng)，市場(chǎng)目光立時(shí)聚焦在這個(gè)新型半導(dǎo)體之上。

　　因?yàn)檫@項(xiàng)新型內(nèi)存無論在讀寫能力和壽命上，都比 NAND Flash 強(qiáng)上 1000 倍! 而且價(jià)格竟然只有 DRAM 的一半，但比 NAND Flash 貴，并為數(shù)據(jù)中心帶來重要的影響。

　　為什么 3D Xpoint 那么吸引人? 無疑是因?yàn)樗?PCIe/NVMe 接口連接的時(shí)候，擁有比 NAND Flash 高 10 倍的性能，且使用時(shí)間會(huì)長(zhǎng) 1000 倍、速度也將提升 1000 倍。 這也就意味著持續(xù)讀寫次循環(huán)超過 100 萬次，也就意味著，這個(gè)存儲(chǔ)一旦裝上，在不壞的情況下能永久使用。

　　如下圖所示，含有 3D Xpoint 技術(shù)之內(nèi)存，更擁有較低的延遲率，與 NAND Flash 相比，這個(gè)數(shù)據(jù)處理速度是 NAND Flash 的 1000 倍，明顯可以看出，在高速讀取的應(yīng)用中，3D Xpoint 的讀寫速度確實(shí)十分強(qiáng)悍。

　　讀寫的速度優(yōu)勢(shì)，使得 3D Xpoint 能夠降低數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)體系的落差 (包括處理器上的 SRAM，DRAM，NAND FLAHS，HHD、磁帶或光盤)，而且還能夠彌補(bǔ)易失性的 DRAM 和非易失性 NAND Flash SSD 之間的差距。

　　3D Xpoint 的出現(xiàn)，甚至更讓市場(chǎng)看到了大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心的未來。

　　Intel NVM 方案部門主管 James Myers 表示，他們的 3D Xpoint 產(chǎn)品 Optane 能夠用來執(zhí)行有限的數(shù)據(jù)集或者實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和升級(jí)數(shù)據(jù)。

　　相反地，傳統(tǒng)的 NAND Flash 只能批次地處理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用列式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分析。 這就需要非常多的讀寫操作。

　　Intel 的首個(gè) 3D Xpoint SSD P4800x 每秒能夠執(zhí)行 550000 次的讀寫操作 (IOPS)，與之對(duì)比，Intel 最頂尖的 NAND Flash SSD 的 IOPS 只能達(dá)到 400000。

　　和 DRAM 一樣，3D Xpoint 可以按字節(jié)尋址，這就意味著每一個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)不同的位置，這不像分區(qū)的 NAND，在應(yīng)用在為數(shù)據(jù)搜索的時(shí)候，不允許「超車」。

　　Gartner 內(nèi)存研究部門主管 Joseph Unsworth 表示，嚴(yán)格的講，3D Xpoint 既不是 Flash，也不是 DRAM，它是一個(gè)介乎這兩者之間的技術(shù)，而生態(tài)系統(tǒng)的支持對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的拓展極為重要。 目前還沒看到任何一個(gè)飛翼式的 DIMM 被裝配，因此這會(huì)是一個(gè)很大的挖掘空間。

　　在價(jià)格方面，根據(jù) Gartner 的數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在 DRAM 的售價(jià)基本是每 gigabyte 5 美元，而 NAND 的價(jià)格則是每 gigabyte 0.25 美分。 3D Xpoint 的大批量采購(gòu)價(jià)格則會(huì)在每 gigabyte 2.4 美元這個(gè)區(qū)間。

　　故按此來看，到 2021 年，3D Xpoint 的售價(jià)也會(huì)比 NAND Flash 貴許多，但絕對(duì)比 DRAM 價(jià)格便宜。

　　3D Xpoint 將挑戰(zhàn) DRAM 市場(chǎng)?

　　Intel 和美光雙方目前都認(rèn)為，3D Xpoint 與 NAND 是能夠互補(bǔ)的，但是市場(chǎng)分析師則認(rèn)為，3D Xpoint 技術(shù)可能將在未來對(duì) DRAM 市場(chǎng)造成挑戰(zhàn)。

　　市場(chǎng)分析師表示，3D Xpoint 的出現(xiàn)主要是彌補(bǔ) NAND 和 DRAM 的差距，但隨著新 3D Xpoint 的普及，SSD 的經(jīng)濟(jì)規(guī)模會(huì)增長(zhǎng)，故分析師們認(rèn)為它會(huì)挑戰(zhàn)現(xiàn)存的存儲(chǔ)技術(shù)，不是指 NAND，而是 DRAM。

　　Gartner 預(yù)測(cè)，到 2018 年，3D Xpoint 會(huì)在數(shù)據(jù)中心中占領(lǐng)上風(fēng)。 屆時(shí)它會(huì)吸引很多關(guān)鍵客戶的目光。 這不僅僅限于服務(wù)器、存儲(chǔ)，超算中心或者云計(jì)算，軟件客戶也是他們的潛在關(guān)注者。

　　Unsworth 認(rèn)為，3D Xpoint 是一個(gè)革命性的技術(shù)，但這個(gè)最終被廣泛采納需要一段時(shí)間，數(shù)據(jù)中心生態(tài)鏈需要一點(diǎn)時(shí)間去接納這個(gè)新存儲(chǔ)技術(shù)，芯片組和第三方應(yīng)用的支持也需要時(shí)間去兼容。

　　而全球最大半導(dǎo)體代工廠臺(tái)積電 (2330-TW) 亦曾在 4 月 13 日對(duì)外說明，臺(tái)積電目前已具備「量產(chǎn)」次世代內(nèi)存中，磁電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存 (MRAM) 及電阻式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存 (RRAM) 等新型內(nèi)存之技術(shù)。

　　而據(jù)韓國(guó)半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)人士透露，臺(tái)、美、韓半導(dǎo)體巨擘在次世代內(nèi)存市場(chǎng)內(nèi)的強(qiáng)力競(jìng)爭(zhēng)，這很可能將全面改變半導(dǎo)體市場(chǎng)的發(fā)展前景，并成為未來半導(dǎo)體代工的主要業(yè)務(wù)之一。