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标题: 3D XPoint 相比 3D NAND Flash 有什么不同？ [打印本页]

作者: 傲雪风 时间: 2017-11-16 14:20
3D Xpoint是媒介

作者: ZmAXxoJF 时间: 2017-11-16 14:20
解释这个问题，先要弄清楚3D NAND Flash是什么。
首先，flash大家都知道，就是闪存卡。而闪存的基本“单元”有NAND结构和NOR结构两种，这是两种不同的存储实现形式。而3D则是三维的意思，相对于普通的flash(2D)，3D采用堆叠的方式使存储量变大，2D只是一层存储。可以简单理解，3D就是多层。
而3D XPoint，是一种实现存储的技术和方式，它属于3D flash的范畴内，但究竟是NAND 还是 NOR或者又是其他的新的具体实现方式，则就不好揣测了。

作者: wz306 时间: 2017-11-16 14:20
期待进一步了解3D Xpoint 内部作用机制

作者: wason1 时间: 2017-11-16 14:20
美光战略上把这个划分为storage class memory，感觉主要是用来替代NAND，有可能后续这存储器直接跟SRAM连，把DRAM/NAND都取代掉

作者: nshukwrd 时间: 2017-11-16 14:20
3D NAND是相对于原先的NAND在工艺上的提升，可以理解为把原先平面的存储单元构建为立体的，这样一片晶元上存储的cell会更多。
传统的2D NAND工艺到16nm就已经饱和了，而3D通过增加纵轴的叠层数目可以继续演进三代左右（现有的技术一般是32层或48层，个人预测未来终结产品会发展到128层）。同一片晶元上存储单元越多即意味着每个bit的成本更低。

而3D X point则和3D NAND完全不同，NAND是基于floating gate/charge-trap gate MOS技术，而x point则是基于phase change material。通俗的说，NAND是通过晶体管上充放电来存储数据，而x point是通过材料是熔化或凝固状态来存储数据。从性能上而言，x point会远远超过NAND，这可是Micron和Intel合伙憋了很多年的大杀器，如果能很快的解决现在yield lost问题，会改变以后存储世界的格局。

作者: 传奇私服cdegeq 时间: 2017-11-16 14:20
3D Xpoint比内存（易失性存储）的速度稍慢，但比传统NAND的寿命（可擦写次数）高得多。
3D Xpoint的存储单元（MemoryCell）是没有晶体管的。由于发热等原因，普通晶体管存储器不能做得太密集，但3DXpoint的无晶体管设计，使存储密度提升，发热量和耗电都变少。
现在的NAND闪存工作时只能一块一块的擦除，一页一页的写入，但是内存就不用这样操作，3DCrossPoint这个技术内存相似，它也不需要这样的操作，所以说它的应用会比现在的闪存更简单。现在的架构里面还存在着叫磨损控制以及垃圾回收的机制，在3DCrossPoint里面这样的机制不是取消了就是被简化了。
3D Xpoint架构最根本的不同就在于每一个存储单元你都可以直接定位到，跟现有的NANDFlash不同，因为NANDFlash没办法定位到具体每一个存储单元，只能定位到一个page（每个page大约是4KiB或者8KiB）的内容，写入需要整个page写入，擦除这需要整个block（每个block大概是256KiB）擦除，这种架构导致了NANDFlash随机访问的性能是很差的，而像3DCrossPoint就可以具有很好的随机性能，这个特点是跟内存相象的，跟闪存不同。

作者: pAxvOHtH 时间: 2017-11-16 14:20

目录

SSD、SSHD和HDD哪个好？
1. 日渐式微的机械硬盘
2. 电脑储存器的革命——固态硬盘
2.1 最佳固态硬盘品牌
2.2 固态硬盘主要规格剖析
2.2.1 固态硬盘的关键组件——控制器
2.2.2 固态硬盘的关键组件——内存（本文）
2.2.3 老司机带你理清各种固态硬盘接口
2.2.3.1 硬盘接口标准——IDE、AHCI和NVMe咋选？
2.3 如何看懂SSD评测数据？
2.4 固态硬盘的注意事项
2.5 2017年第三季度最佳固态硬盘
3. 尴尬的固态混合硬盘
4.聊聊磁盘阵列功能

固态硬盘的关键组件——内存

★引言

SSD的关键组件是控制器和存储数据的内存。

固态硬盘组成
SSD中的主要内存组件传统上是DRAM内存芯片，但自从2009年以来，更常见的是NAND闪存芯片。
2013年，三星宣布开始量产业界第一款3D NAND闪存。
2017年，还出现一种基于3D XPoint技术的新内存芯片。
★市场份额

NAND闪存制造商市场份额（10Q1-16Q4）
2010年至2013年第三季度，NAND闪存市场由三星、东芝、美光、海力士和Intel瓜分。
2010年，SanDisk开始对外供应NAND闪存，2013年第四季度，SanDisk冲上第三名。

2016年第四季度，三星电子在全球NAND闪存市场占有率为37.1%，排名第一，东芝（18.3%）、西数/闪迪（17.7%）、美光（10.6%）、SK海力士（9.6%）和英特尔（6.8%）分别位列第二至第六。[1]
★NAND闪存

NAND闪存分为SLC、eMLC、MLC和TLC。

SLC、eMLC、MLC、TLC的读写速度依次从快至慢，使用寿命依次从长至短，成本依次从高至低。[2] [3]
◇SLC
传统上，每个储存单元内储存1个信息位，称为单阶储存单元（Single-Level Cell,SLC）。
SLC闪存的优点是传输速度更快，功率消耗更低和储存单元的寿命更长。然而，由于成本较高，大多数用在企业上，很少有消费型SLC储存装置拿来贩卖。
◇eMLC
eML指的是企业级MLC（Enterprise Multi Level Cell），它是MLC闪存，但针对企业领域进行了优化，具有更好的性能和耐久性。
eMLC的性能比不上SLC，但eMLC的成本较低。
◇MLC
多阶储存单元（Multi-Level Cell,MLC）可以在每个储存单元内储存2个以上的信息位。
与SLC相比，MLC成本较低，其传输速度较慢，功率消耗较高和储存单元的寿命较低，因此MLC闪存技术会用在标准型的记忆卡，也用在最常见的消费型固态硬盘和随身碟上。
◇TLC
三阶储存单元（Triple-Level Cell, TLC），这种架构的原理与MLC类似，但可以在每个储存单元内储存3个信息位。
TLC的写入速度比SLC和MLC慢，寿命也比SLC和MLC短，大约1000次。现在，厂商已不使用TLC这个名字，而是称其为3-bit MLC。
◇SLC、MLC和TLC的发展历程
固态硬盘的主流从SLC芯片转到MLC芯片，促成了2011年的大降价，固态硬盘因此普及。
由于因为SLC的速度较快但成本过高，用于服务器的企业级SSD都改用了MLC。

TLC因为速度较慢但成本低，原本只用来做随身碟；但是，在2015年，我们耳熟能详的SSD厂商大规模推出了TLC SSD——三星 850 EVO、东芝 Q300、英睿达BX200……气势磅礴。
随着技术的进步，TLC的性能、可靠性和寿命得到大幅改善。

三星SSD质保
另外，SSD厂商对于TLC SSD的质保提升到与MLC SSD基本一致的水平，比如三星 TLC SSD的质保一般为五年，让消费者在这五年的使用中高枕无忧。
◇小结

★3D NAND闪存

◇简介

3D NAND与2D NAND区别
我们之前见过的闪存多属于Planar NAND平面闪存，也叫有2D NAND或者直接不提2D的，而3D NAND闪存，顾名思义，就是它是立体堆叠的。

Intel 3D NAND_腾讯视频
https://v.qq.com/x/cover/r0515yvnwf7/r0515yvnwf7.html
                        Intel之前用盖楼为例介绍了3D NAND，普通NAND是平房，那么3D NAND就是高楼大厦，建筑面积一下子就多起来了，理论上可以无限堆叠。[5]
◇3D NAND闪存类型
NAND闪存有SLC、eMLC、MLC和TLC四种类型，3D NAND闪存通常使用MLC或 TLC 。[6]
◇3D NAND闪存有什么优势？

3D NAND 的优势
3D NAND闪存在容量、速度、能效及可靠性上都有优势，我们来看一段三星的3D V-NAND宣传视频。[7] [8]

Samsung V-NAND_腾讯视频
https://v.qq.com/x/cover/i05157hijud/i05157hijud.html
                        ◇四大天王的3D NAND闪存及特色[8]
在主要的NAND厂商中，三星最早（2013年）量产了3D NAND，名为Vertical NAND（V-NAND）。

三星最早量产了3D NAND闪存
东芝是闪存技术的发明人，很早就投入3D NAND研发了，2007年他们独辟蹊径推出了BiCS技术的3D NAND。

东芝的BiCS技术3D NAND
东芝和闪迪是战略合作伙伴，双方在NAND领域是共享技术的，他们的BiCS闪存在2015年开始量产。

SK Hynix的3D NAND最为低调，相关报道很少，不过从官网公布的信息来看，SK Hynix的3D NAND闪存已经发展了4代了，可谓闷声发大财。

这几家厂商中，Intel、美光的3D NAND闪存来的最晚，但IMFT的3D
NAND在成本及容量上更有优势。
PS：IM Flash Technologies（IMFT）是一家非常隐匿而强悍的公司，它是由Intel和美光合资兴办的半导体制造公司，主要生产NAND型闪存芯片产品。

四大天王的3D NAND闪存规格及特色
这四大天王的3D NAND闪存所用的技术不同，堆栈的层数也不一样（理论上堆栈层数越多，3D闪存容量就越大，优势也越明显），而Intel在常规3D NAND闪存之外还开发了新型的3D XPoint闪存，它跟目前的3D闪存有很大不同，属于杀手锏级产品，值得关注。
★3D XPoint

3D XPoint（发音three dee cross point）是一种由英特尔和美光科技于2015年7月宣布的非挥发性内存（NVM）技术。英特尔为使用该技术的存储设备冠名Optane，而美光称为QuantX。

3D XPoint_腾讯视频
https://v.qq.com/x/cover/h0515y237mv/h0515y237mv.html
                        美光的存储解决方案副总裁说：「3D Crosspoint将是DRAM价格的一半左右，但会比NAND闪存贵4到5倍。」相较NAND闪存，英特尔宣称其有10倍的低延迟，3倍写入耐久，4倍每秒写入、3倍每秒读取的性能提升，以及30%的功耗。[9]

2017年3月19日，英特尔发布第一款 3D XPoint SSD——Intel Optane SSD DC P4800X。

Anandtech的独立测试表明，P4800X不是每一项测试中最快的SSD。但在混合读写工作负载的繁重环境中，P4800X超越了市面上所有的产品。[10]

与大多数基于NAND闪存芯片的SSD相比，P4800X非常昂贵——容量375GB，售价 1520 美元（10332元人民币），因此这里不再展开讨论3D XPoint。
★结尾

随着时间的推移，3D NAND闪存将会逐渐取代传统的平面NAND闪存并成为主流，而3D XPoint由于成本过高，暂时无法普及，但这项技术为SSD内存行业提供了一个未来的方向。

作者: everloses 时间: 2017-11-16 14:20
标题: 3D XPoint 相比 3D NAND Flash 有什么不同？
英特尔、美光首部3D公司存储技术，比现有的固态硬盘快1000倍
英特尔美光公布新内存号称速度比老产品快千倍_Intel 英特尔_cnBeta.COM
Mark Durcan，美光的首席执行官，说新技术不可用于微米最新SSD 3D闪存的困惑，因为3D公司是一类新的记忆。

英特尔说3D公司结果从公司多年的研究和发展，克服许多障碍，包括不成功的机会。3d公司将数据存储在一个完全不同的方式从现有的NAND使用的手段。它使用存储单元本身的属性变化，而不是以传统方式将电池存储在电容器中。

作者: 快乐.每一天 时间: 2017-11-16 14:20
看了些资料和视频，大致理解了基本原理，但核心问题仍然是个谜，这个回答就当是抛砖引玉吧

3D XPoint本质上就是RRAM，2013年有报道创业公司Crossbar提出的RRAM，结构跟现在的3D XPoint很类似（http://www.36kr.com/p/205215.html）。推测现在intel 已经抢先一步找到合适的材料来达到商业化需要的可靠性

3D XPoint 的动画介绍 -- 来自intel
3D XPointTechnology Revolutionizes Storage Memory

工作原理示意图：
大致就是通过纵横的字线位线之间的电阻值作为01二进制信息，绿色块的电阻用来储存信息，也就是memory cell，selector（灰色快）可以控制改变绿色块电阻，选择读或写。然而intel并没有公布3D XPoint 的核心问题，也就是Selector 和MemoryCell 的工作原理和制作材料，这应该是这个新器件的核心问题。

相关资料：
Crossbar - RRAM Overview
Design guidelines for 3D RRAM cross-point architecture
3D Xpoint memory: Faster-than-flash storage unveiled
3D XPoint Unveiled
Intel-Micron Webcast Event

作者: 静静的读你 时间: 2017-11-16 14:20
NAND是利用浮栅晶体管作为基本元件的，电荷是存储物理量。Xpoint应该是用的相变材料或者阻变材料(一些氧化物有这些特性)，两种材料都有可编程和非易失的特性，利用电导率作为存储物理量。
有猜测Xpoint是crossbar结构的PCM而不是RRAM。两家已经合作在PCM上攻坚多年了，之前Micron也一度接近推出产品化的PCM，后来似乎是reliability的问题撤回了。RRAM目前工业界学术界都还处于探索阶段，两家应该不敢贸然强行出产品，一旦出产品，也应该是DRAM层级而不是NAND。

作者: 小詠。 时间: 2017-11-16 14:20
虽然3D XPoint和3D NAND两项技术名字都是3D打头，并且两项技术都是由美光科技和英特尔共同研发，但实际上二者有着根本性的不同。相比3D NAND，3D XPoint迄今仍像是一座冰山，公众所知仍然非常有限，从已揭开的冰山一角来看，3D XPoint是自1989 年NAND闪存推出至今的首款基于全新技术的非易失性存储器，集NAND类似的容量和DRAM类似的性能于一身，可说是开创了一种全新的存储类别。该技术集当今市场中所有存储器技术在性能、密度、功耗、非易失性和成本方面的优势于一体，开创了一种可显著降低延迟的新型非易失性存储器，使得在靠近处理器的位置存储更多数据成为可能，并以此前的非易失性存储无法达到的速度来访问更多数据。与NAND相比，这项技术在速度及耐用性方面均实现了高达1000倍的提升。除了相比NAND而言超出1000倍的速度和超出1000倍的耐用性，由于采用了独特的复合材料和一种面向存储器技术的交叉点架构，相比传统存储器，3D XPoint技术的存储密度也提升了高达10倍，能够以较低成本满足用户在非易失性、高性能、高耐用性和高容量方面对存储与内存的需求。

而3D NAND仍然属于NAND的范畴，但相对于平面NAND而言，该技术有了工艺上的革命性提升。突破平面NAND的发展瓶颈，3D NAND以卓越的精度垂直堆叠了多层数据存储单元，同由与之竞争的NAND技术所打造出的设备容量相比，由3D NAND技术制成的设备容量高三倍。而且，由于容量可通过垂直堆叠单元来获得，单个单元的尺寸就能变得相当大——这还将有望提升性能和可靠性。同时，该技术还能带来相比平面结构的NAND更高的成本效益。

作者: wangmeng 时间: 2017-11-16 14:45
太高深的东西了。表示完全看不懂的举手，。

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