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Intel, Micron 发表比 NAND flash 快一千倍的 3D XPoint 记忆体

时间:2020-06-07 来源: 特别呈现 点赞: 372

英特尔与美光科技今日发表3D XPoint技术,这种非挥发性记忆体拥有十足潜力,能彻底改造任何装置、应用、服务,让它们能快速存取大量的资料。现已开始量产的3D XPoint技术不仅是记忆体製程科技的重大突破,更是自1989年NAND快闪晶片推出以来第一个新记忆体类别。

连网装置与数位服务的爆炸性成长,产生极其可观的新数据。要让这些资料发挥功用,系统必须非常快速地储存与分析资料,对服务供应商与系统厂商而言产生许多挑战,在设计记忆体与储存解决方案时必须在成本、功耗、以及效能等因素之间取得最佳的平衡点。3D XPoint技术结合了现今市场上所有记忆体技术在效能、密度、功耗、非挥发性、以及成本等方面的优点。3D XPoint技术的速度比NAND高1,000倍,耐用度也提升了1,000倍,密度也比传统记忆体高出10倍。

Intel, Micron 发表比 NAND flash 快一千倍的 3D XPoint 记忆体

英特尔资深副总裁暨非挥发性记忆体解决方案事业群总经理Rob Crooke表示:「数十年来业界寻找各种方法,努力降低处理器与资料之间的延迟,藉以加快分析的速度。这种新类别非挥发性记忆体可以达成此目标,为记忆体与储存解决方案带来颠覆性的效能。」

美光科技总裁Mark Adams表示:「现代运算其中一项最艰鉅的障碍就是处理器存取放在长期储存媒体内资料所耗费的时间。这种新类别非挥发性记忆体是一项革命性的技术,不仅使系统能快速存取数量庞大的资料集,还能让各界开发出许多崭新的应用。」

数位世界以飞快的速度持续成长 – 全世界在2013年创造出4.4 zettabytes的资料,到了2020年预估将增加到44 zettabytes – 3D XPoint技术能在数奈秒内将庞大的数据转化成有用的资讯。例如,零售商可运用3D XPoint技术更迅速地辨识金融交易的诈骗模式;医疗研究人员能即时处理与分析庞大的资料集,让基因分析与疾病监控等複杂作业加速进行。

Intel, Micron 发表比 NAND flash 快一千倍的 3D XPoint 记忆体

3D XPoint技术的各种效能优势还能提升对桌上型电脑的体验,消费者能在社群媒体上更快互动与合作,或享受更逼真震撼的游戏体验。此技术的非挥发特性亦为各种低延迟储存应用带来更多的选择,因为当装置电源关闭后,资料并不会就此消失。

新製程步骤与架构造就突破性记忆体技术
经过十多年的研究与开发,从零开始设计的3D XPoint技术以实惠的成本满足各界对非挥发性、高效能、高耐用性、以及高容量储存与记忆体的需求。它开启一种全新类别的非挥发性记忆体,不仅大幅降低延迟,还让更多资料能存放在紧邻处理器的地方,并以过去非挥发性储存产品不可能达到的速度来存取资料。

不含电晶体的创新交叉点结构,组成一种三维棋盘架构,每个记忆体储存单元位在字组线(word line)与位元线(bit line)的交叉点上,系统能单独存取每个储存单元。因此系统能以小单位读取与写入资料,读写程序变得更快且更有效率。

Intel, Micron 发表比 NAND flash 快一千倍的 3D XPoint 记忆体

3D XPoint技术的更多细节包括:
•交叉点阵列结构 – 垂直导体连结1280亿个高密度配置的记忆体储存单元。每个储存单元存放一个位元的资料。如此紧凑的结构,造就出高效能与高密度的位元储存空间。
•可堆叠 – 除了紧凑的交叉阵列结构外,记忆体储存单元还会堆叠成好几层。初期的技术每个晶粒能储存128Gb,并有堆叠成两层的记忆体元件;未来世代的技术将提高记忆体元件层的数量,再加上传统显影电路的微缩化,将能进一步提升系统容量。
•选择器(Selector) – 系统会藉由改变传送到每个选择器的电压,对记忆体储存单元进行存取与读写资料的动作。这样的设计省略掉对电晶体的需求,能提高容量并降低成本。
•快速切换储存单元 – 微型化的储存单元,加上快速切换的选择器、低延迟交叉结构阵列、以及快速写入演算法,让储存单元能更快切换运作状态,速度超越现今各种非挥发性记忆体技术。

3D XPoint技术将于今年稍后为特定客户开始送样,英特尔与美光科技正着手开发内含3D XPoint技术的个别产品。


趣味资讯:3D XPoint技术到底有多快多耐用?

  现今科技,特别是记忆体技术的各种速度与规格让一般人难以掌握。3D XPoint技术将为高效能应用带来许多潜在优势。以下特别以生活事件为例,协助大家具体了解这些优势。

3D XPoint 技术的效能
•3D XPoint技术的速度是NAND的1,000倍。
•美国民众每天平均通勤时间从25分钟缩短为1.5秒。
•从旧金山到北京的飞行时间,可从目前的12小时缩短为43秒。
•耗时200年建造的中国长城,只须73天就能建好。
•硬碟(HDD,Hard Disk Drive)延迟以毫秒(milliseconds)计算,NAND延迟以微秒(microseconds)计算,而3D XPoint技术的延迟则是以奈秒(nanoseconds)(十亿分之一秒)计算。
•HDD在篮球场长度冲刺所需的时间,NAND能跑完一趟马拉松,而3D XPoint技术几乎可绕地球一圈。

若把电脑存储比喻为旅行:
•HDD能在四天内以汽车载人从纽约开到洛杉矶(2,500英哩) 。
•固态硬碟(SSD,Solid-State Drive)能在相同的时间内送你到月球(24万英哩) 。
•3D XPoint技术则能在相同时间内让你从地球往返火星一趟(2.8亿英哩) 。

3D XPoint 技术的耐用度
•3D XPoint 技术的耐用度是NAND的1,000倍。
•若把3D XPoint技术比喻成汽车引擎机油,那幺更换机油的次数就会大幅减少,每行驶300万英哩才须换机油,即沿着赤道驾车绕地球120圈,或是将近绕太阳表面一圈。
•若汽车每公升的燃油行驶里程提高1,000倍,那幺驾驶者的车子平均每开25年才须加油一次注三。
•一颗消费级(consumer-grade)固态硬碟每天写入40 gigabytes的资料注四,足以持续五年每天写入8.6部大英百科全书(Encyclopedia Britannica)注五或1万个MP3档案注六。
•一颗耐用度提高1,000倍的SSD,每天能把整座美国国会图书馆(the U.S. Library of Congress)的纸本资料(20TB注七)写入两遍,五年后,累计写入资料总量等于14.6亿个标準型四层档案柜,而每个档案柜装有73 petabyte的文字资料。


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