E69376f5485baa7f5f3f8f31f2d34e38 自從 1989 年  NAND(反及閘)發明以來,已有 25 年的時間未出現新的記憶體架構變革。Intel Micron 日前共同發表新款記憶體 3D XPoint,號稱比現有的快閃記憶體 耐久度和速度均快上 1000 倍,儲存密度為動態隨機存取記憶體10 倍。 

人類在 1947 年發明第一個隨機存取記憶體(RAM)之後,大約 10 年之內就會再另外發明新式的記憶體類型,用以解決當下的問題困境。但是自從 1989 年由東芝發表 NAND(反及閘)形式的非揮發性記憶體後,距今已有 25 年未有新型態的記憶體問世。

Intel 和 Micron 於 7 月 28 日舉辦發表會,推出共同研究的新結構的非揮發性記憶體,稱之為 3D XPoint。強調比現今使用 PCIe∕NVMe 介面的 NAND 快上千倍,耐久性也是千倍,接近動態隨機存取記憶體(DRAM) 的資料吞吐速度,儲存密度更是動態隨機存取記憶體的 10 倍以上。


▲隨機存取記憶體的發展歷程。

3D XPoint 這個名字雖然也有些媒體宣傳的意味,實際上了解其結構後,即可認同其命名意義。內部儲存結構上可分為 2 層,1 層為選擇器( selector)、1 層為實際儲存的 memory cell,將 2 層材料以半導體製程堆疊切割,形成 1 個上半部為 selector、下半部為 memory cell 的柱體。之後將這一個個的柱體以金屬導線,上下交錯方式連接(word line、bit line),就形成 3D XPoint 的結構。

XPoint 英文讀作 cross point,就是表達這種交錯的結構,同時內部並不包含電晶體。而 3D 則是代表此種結構能夠直接堆疊增加儲存密度,目前第一批所製造出的晶圓,即是使用了 2 層堆疊,每顆切下來的晶片具有 128Gb 的儲存容量。


▲Intel 介紹 3D XPoint 的影片。

實際應用材料方面,Intel 和 Micron 雙方並未透漏任何詳細細節,僅表示雙方在此研究已有數年的合作,投入上百位研發工程師,找尋到分別適合當 selector 和 memory cell 的材料,且開關運作速度夠快,也方便以半導體製程製造。

memory cell 部分倒是透漏一些運作原理,其儲存資料的方式不若現今的非揮發性記憶體,並不是採用儲存電荷的方式,而是讓 memory cell 轉換不同的特性。也由於不須製造出困住電荷的結構,使用整個 memory cell 儲存,可直接提升 3D XPoint 的儲存密度;交錯的線路更可以直接提升存取速度、降低延遲,不像快閃記憶體的記憶單元需共享位址線。

就實際應用面探討,因為是非揮發性記憶體,取代目前快閃記憶體製成高階款式固態硬碟,自然是選項之一。在發表會上 Micron 的 CEO Mark Durcan 則是提出數種應用,過去非揮發性記憶體的存取速度不夠快,造成電腦系統的運算效能瓶頸,如今 3D XPoint 的推出,既能夠是儲存資料的記憶體,又能夠部分替代過去處理器旁邊動態隨機存取記憶體的角色。


▲3D XPoint 可能的應用,包含遊戲中的無縫場景資料讀取。

且因為儲存密度比動態隨機存取記憶體還要高,更多需要分析巨量資料的應用,能夠以更快的方式完成(現今已有 In-memory database 技術)。或許某天我們將不再為儲存和動態隨機存取記憶體空間傷腦筋,主機板都是插著 3D XPoint,處理器所需程式和資料不用再搬來搬去。

目前 3D XPoint 已由 Intel 和 Micron 在美國猶他州猶他縣李海市的工廠製造中,明年將會有正式的產品推出。雙方均表示 3D XPoint 的推出,並不會影響 2 家對於 3D NAND 的規劃。3D XPoint 售價或是每單位儲存成本目前未知,一切都需要產品正式推出後才會明朗。

資料來源:

Intel and Micron Produce Breakthrough Memory Technology

Breakthrough Nonvolatile Memory Technology

延伸閱讀:

Intel SSD 750 地表最強個人用固態硬碟實測,PCIe 單卡速度直上 2.4GB/s

PCIe 固態硬碟支援 NVMe 一定比 AHCI 快?現在下定論或許還太早!

使用 Facebook 留言

發表回應

謹慎發言,尊重彼此。按此展開留言規則