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存储技术的新突破,3D XPoint技术强在哪?
  • 2016/5/6 11:13:07
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:电脑报
  • 作者:
【电脑报在线】由英特尔和镁光联合推出的3D XPoint技术在2016年大出风头,先是年初英特尔展示了采用该技术的存储产品,然后在4月初,英特尔又宣布斥资35亿元在中国生产产品。

3DXPoint为何能如此出色?

       3DXPoint是如何做到速度比目前的NAND快1000倍,且寿命更长,而储存密度则是DRAM 10倍的呢?

       我们先从存储密度说起,3DXPoint产品的结构相当简单,完整的存储器仅由存储单元、控制存储单元的选择器以及读写总线构成,与传统内存颗粒内部复杂的电容、晶体管结构来说,可是简单多了。这样一来每一个存储单元所占的空间就比传统产品小了很多,再加上3DXPoint还采用层叠原理,将数个存储单元垂直安装,这就更进一步提升存储密度,从而实现储存密度则是内存的10倍。需要注意的是,在这里与3DXPoint产品进行对比的是DRAM,这是因为英特尔悄悄地偷换了概念。因为NAND也开始采用了3D层叠技术,3DXPoint与3D NAND的容量密度将会基本相当,所以现阶段依靠3DXPoint来大幅度提升SSD的容量概率并不太高。而3DXPoint内存的容量有望大幅提升,年初英特尔就展示了6TB容量的3DXPoint内存。


图:3DXPoint存储结构与原理。

 

       同时由于NAND在写入或擦除数据时,电子要在栅级和源极之间的绝缘层之间流动,电子的进进出出,就让绝缘层变得千疮百孔,一旦绝缘层损坏漏电,那这个存储单元也就无法使用了。更为重要的是NAND制程越先进,绝缘层的厚度和面积也必然减小,寿命反而越短。而3DXPoint技术通过特殊材料形态变化来控制阻值变化,材料本身并不会因形态重复变化而导致性能衰退,这也就是3DXPoint敢于宣称其寿命可以延长1000倍的所在。再加上3DXPoint产品的寿命并不会随着制程进化而降低,这样,在未来的发展中,就可以随着制程的进化而增加存储密度,降低成本,因此3DXPoint技术更具发展潜力。

 

图:NAND在写入和擦除过程中的电子移动,将损坏绝缘层,影响寿命

 

       在大家最关心的性能上,NAND的每一个存储单元,都需要一只晶体管进行处理,晶体管在低功耗状态下的延迟、开关速度等,都会影响到NAND的读写速度,而于3DXPoint产品在单个单元的读写过程中,依靠的都是电阻自身阻值的变化,无需晶体管的介入,只需要在末端控时,需要控制芯片的进行处理。在数据量巨大时,存储单元晶体管即便是微妙级别的延时,都会对数据总吞吐量造成巨大的影响,相反,控制级芯片对于功耗的敏感度较低,其延时可以做到纳秒级的,这对于总体速度提升大有帮助。不过目前在英特尔自己做的实测中,3DXPoint产品的IOPS、延迟性能也只是P3700 的7.13倍、8.11倍,显然3DXPoint还有不小的性能提升空间。

本文出自2016-05-02出版的《电脑报》2016年第17期 E.硬件DIY
(网站编辑:pcw2013)


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