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說到硬碟技術的演進,自從東芝發表了 NAND(反及閘)的技術,20多年來,硬碟技術幾乎沒有重大突破。即使是目前的SSD硬碟,也是在東芝發表的NAND架構下,以增加記憶容量的表面積為主的技術。是在現有的記憶體架構下,朝容量更小、記憶單位更密集的狀況發展。並未有重大的記憶體架構的突破。

而今年由Intel  Micron 日前共同發表的新款記憶體 3D XPoint,則是一項新的記憶體的架構。可說是數十年來難得的突破

3D XPoint的效能,據說運算速度比現在使用的 PCIe∕NVMe 介面 NAND高一千倍,耐久性也高達千倍,逼近DRAM的資料處理速度。而儲存密度,更是動態隨機存取記憶體的 10 倍以上。

 

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圖片出處:http://hothardware.com/ContentImages/NewsItem/34518/content/big_3d-xpoint-perf-and-density.jpg.ashx?maxwidth=980&maxheight=980

 

3D XPoint 之所以會用3D命名,是因為它跟傳統的記憶體結構不同,具有立體感。傳統的記憶體架構都是單層的,而3D XPoint的內部儲存結構卻可分為 2 層。1 層是選擇器( selector),另1 層則為實際儲存的 memory cell2 層材料會以半導體製程來堆疊切割,形成 1 個上半部為 selector、下半部為 memory cell 的柱狀物。接著將一個又一個的柱狀體,以金屬導線用上下交錯方式連接,就形成 3D XPoint 的結構。理論上,此種結構可以直接堆疊,來增加儲存密度,這也是之所以命名為3D的原因。根據Intel的展示,目前製造出來的晶圓,使用了 2 層堆疊,每顆切下來的晶片,擁有 128Gb 的儲存容量。

 

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圖片出處:http://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/sites/3/2015/07/intel-micron-3d-xpoint-tech-diagram-980x642.jpg /07/intel-micron-3d-xpoint-tech-diagram-980x642.jpg

 

 

XPoint 唸起來聲音近似cross point,就有交錯的意味。3D XPoint最特別的地方是內部並不含電晶體。Intel Micron並未透漏他們使用的製作材質,只知道是由半導體製程製造。

 

而資料儲存的核心部份memory cell,儲存資料的原理與現今記憶體不同。現在的記憶體是採用儲存電荷的方式,來記憶資料。而 memory cell 是將資料轉換成不同的特性,來記憶資料。所以記憶體本身不須製造困住電荷的結構,而是可以用整顆 memory cell 來儲存。少了電荷的這個關鍵,3D XPoint可以直接提升儲存的密度,而交錯的線路,更加速了存取的動作,延遲變得更少,也不用像快閃記憶體那樣,每個記憶單元需共享位址線,導致浪費。

由於3D XPoint 的特性,同時具備儲存資料的能力,又能夠替代一些動態隨機存取記憶體的角色,所以可以更快的處理大量資訊。如果技術上能夠克服,未來的電腦可能只需要3D XPoint硬碟,而不再需要插上動態隨機存取記憶體。 

這可說是新一代的硬碟技術。但如何具體運用到硬碟的製造上,還得看明後年各大硬碟廠商,如何將這項技術商品化囉。

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圖片出處 http://electronics360.globalspec.com/images/assets/535/5535/3D_XPoint_Die-fullsize.jpg 

 

 

 

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