Intel, Micron 發表比 NAND flash 快一千倍的 3D XPoint 記憶體

英特爾與美光科技今日發表3D XPoint技術，這種非揮發性記憶體擁有十足潛力，能徹底改造任何裝置、應用、服務，讓它們能快速存取大量的資料。現已開始量產的3D XPoint技術不僅是記憶體製程科技的重大突破，更是自1989年NAND快閃晶片推出以來第一個新記憶體類別。

連網裝置與數位服務的爆炸性成長，產生極其可觀的新數據。要讓這些資料發揮功用，系統必須非常快速地儲存與分析資料，對服務供應商與系統廠商而言產生許多挑戰，在設計記憶體與儲存解決方案時必須在成本、功耗、以及效能等因素之間取得最佳的平衡點。3D XPoint技術結合了現今市場上所有記憶體技術在效能、密度、功耗、非揮發性、以及成本等方面的優點。3D XPoint技術的速度比NAND高1,000倍，耐用度也提升了1,000倍，密度也比傳統記憶體高出10倍。

英特爾資深副總裁暨非揮發性記憶體解決方案事業群總經理Rob Crooke表示：「數十年來業界尋找各種方法，努力降低處理器與資料之間的延遲，藉以加快分析的速度。這種新類別非揮發性記憶體可以達成此目標，為記憶體與儲存解決方案帶來顛覆性的效能。」

美光科技總裁Mark Adams表示：「現代運算其中一項最艱鉅的障礙就是處理器存取放在長期儲存媒體內資料所耗費的時間。這種新類別非揮發性記憶體是一項革命性的技術，不僅使系統能快速存取數量龐大的資料集，還能讓各界開發出許多嶄新的應用。」

數位世界以飛快的速度持續成長 – 全世界在2013年創造出4.4 zettabytes的資料，到了2020年預估將增加到44 zettabytes – 3D XPoint技術能在數奈秒內將龐大的數據轉化成有用的資訊。例如，零售商可運用3D XPoint技術更迅速地辨識金融交易的詐騙模式；醫療研究人員能即時處理與分析龐大的資料集，讓基因分析與疾病監控等複雜作業加速進行。

3D XPoint技術的各種效能優勢還能提升對桌上型電腦的體驗，消費者能在社群媒體上更快互動與合作，或享受更逼真震撼的遊戲體驗。此技術的非揮發特性亦為各種低延遲儲存應用帶來更多的選擇，因為當裝置電源關閉後，資料並不會就此消失。

新製程步驟與架構造就突破性記憶體技術
經過十多年的研究與開發，從零開始設計的3D XPoint技術以實惠的成本滿足各界對非揮發性、高效能、高耐用性、以及高容量儲存與記憶體的需求。它開啟一種全新類別的非揮發性記憶體，不僅大幅降低延遲，還讓更多資料能存放在緊鄰處理器的地方，並以過去非揮發性儲存產品不可能達到的速度來存取資料。

不含電晶體的創新交叉點結構，組成一種三維棋盤架構，每個記憶體儲存單元位在字組線(word line)與位元線(bit line)的交叉點上，系統能單獨存取每個儲存單元。因此系統能以小單位讀取與寫入資料，讀寫程序變得更快且更有效率。

3D XPoint技術的更多細節包括：
• 交叉點陣列結構 – 垂直導體連結1280億個高密度配置的記憶體儲存單元。每個儲存單元存放一個位元的資料。如此緊湊的結構，造就出高效能與高密度的位元儲存空間。
• 可堆疊 – 除了緊湊的交叉陣列結構外，記憶體儲存單元還會堆疊成好幾層。初期的技術每個晶粒能儲存128Gb，並有堆疊成兩層的記憶體元件；未來世代的技術將提高記憶體元件層的數量，再加上傳統顯影電路的微縮化，將能進一步提升系統容量。
• 選擇器(Selector) – 系統會藉由改變傳送到每個選擇器的電壓，對記憶體儲存單元進行存取與讀寫資料的動作。這樣的設計省略掉對電晶體的需求，能提高容量並降低成本。
• 快速切換儲存單元 – 微型化的儲存單元，加上快速切換的選擇器、低延遲交叉結構陣列、以及快速寫入演算法，讓儲存單元能更快切換運作狀態，速度超越現今各種非揮發性記憶體技術。

3D XPoint技術將於今年稍後為特定客戶開始送樣，英特爾與美光科技正著手開發內含3D XPoint技術的個別產品。

趣味資訊：3D XPoint技術到底有多快多耐用?

　　現今科技，特別是記憶體技術的各種速度與規格讓一般人難以掌握。3D XPoint技術將為高效能應用帶來許多潛在優勢。以下特別以生活事件為例，協助大家具體了解這些優勢。

3D XPoint 技術的效能
• 3D XPoint技術的速度是NAND的1,000倍。
• 美國民眾每天平均通勤時間從25分鐘縮短為1.5秒。
• 從舊金山到北京的飛行時間，可從目前的12小時縮短為43秒。
• 耗時200年建造的中國長城，只須73天就能建好。
• 硬碟(HDD，Hard Disk Drive)延遲以毫秒(milliseconds)計算，NAND延遲以微秒(microseconds)計算，而3D XPoint技術的延遲則是以奈秒(nanoseconds)(十億分之一秒)計算。
• HDD在籃球場長度衝刺所需的時間，NAND能跑完一趟馬拉松，而3D XPoint技術幾乎可繞地球一圈。

若把電腦存儲比喻為旅行：
• HDD能在四天內以汽車載人從紐約開到洛杉磯(2,500英哩) 。
• 固態硬碟(SSD，Solid-State Drive)能在相同的時間內送你到月球(24萬英哩) 。
• 3D XPoint技術則能在相同時間內讓你從地球往返火星一趟(2.8億英哩) 。

3D XPoint 技術的耐用度
• 3D XPoint 技術的耐用度是NAND的1,000倍。
• 若把3D XPoint技術比喻成汽車引擎機油，那麼更換機油的次數就會大幅減少，每行駛300萬英哩才須換機油，即沿著赤道駕車繞地球120圈，或是將近繞太陽表面一圈。
• 若汽車每公升的燃油行駛里程提高1,000倍，那麼駕駛者的車子平均每開25年才須加油一次註三。
• 一顆消費級(consumer-grade)固態硬碟每天寫入40 gigabytes的資料註四，足以持續五年每天寫入8.6部大英百科全書(Encyclopedia Britannica)註五或1萬個MP3檔案註六。
• 一顆耐用度提高1,000倍的SSD，每天能把整座美國國會圖書館(the U.S. Library of Congress)的紙本資料(20TB註七)寫入兩遍，五年後，累計寫入資料總量等於14.6億個標準型四層檔案櫃，而每個檔案櫃裝有73 petabyte的文字資料。