   说起存储，自从1989年NAND诞生以及过去几十年DRAM与NAND不断发展演变以来，整个内存行业似乎一直没能拿出什么惊人的成果。直到2015年，英特尔和美光联合发布全新类别的存储形式3D XPoint，该技术备受行业瞩目。2017年3月份，英特尔再次公布首批基于3D XPoint新技术的产品正式出货，这下让存储界热闹了起来。3D XPoint号称“速度是闪存的千倍”，3D XPoint究竟是一种怎样的技术，为什么它能艳压DRAM与3D NAND？今天就让我们一块来了解下。 3D XPoint是怎么来的？ 1968年，当英特尔公司刚刚建立之初，它所主营的业务其实是存储芯片，而不是处理器。 英特尔第一款产品就是名声大噪的3010 Schottky双极随机存储器（RAM），之后紧接着又发布了世界上首款金属氧化物半导体（MOS）静态随机存储器（Static RAM）1101。然而当时由于生产工艺限制，存储器制造只能由手工完成，相对于现在的机器量产，可以说是拥有相当高的难度。 47年之后，英特尔有望再次引领存储技术的变革，英特尔与镁光联手发布3D Xpoint技术，一项新的非易失性存储器技术。而这项技术的意义在于“又一次重新发明了存储芯片”。 3D XPoint的技术原理 据了解，3D XPoint的结构非常简单。它由选择器与内存单元共同构成，二者则存在于字线与位线之间(因此才会以‘交叉点’来定名)。在字线与位线之间提供特定电压会激活单一选择器，并使得存储单元进行写入(即内存单元材料发生大量属性变化)或者读取(允许检查该存储单元处于低电阻还是高电阻状态)。写入操作要求具备较读取更高的电压，因为如果实际情况相反，那么3D XPoint就会面临着上在读取存储单元时触发大量材料变化(即写入操作)的风险。英特尔与美光双方并没有透露内部读取/写入的具体电压数值，不过根据分析，其电压值应该低于NAND——后者需要利用约20伏电压来编写/擦除以创建出足够通过绝缘体的电场电子隧道。而这种较低的电压要求自然也能够使得3D XPoint拥有比DRAM以及NAND更低的运行功耗。 顾名思义，3D XPoint的存储单元可以以3D方式进行堆叠，从而进一步提升存储密度。目前第一代晶粒样品使用的是双层设计方案。双层听起来实在有些寒碜，特别是考虑到目前的3D NAND芯片已经拥有32层，且逐步开始向48层进军。不过3D XPoint的构建方式完全不同，直接进行层数比较显然并不科学。 工作原理示意图如下图：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。而这方面英特尔和美光都没透露任何消息。
3D XPoint 、DRAM、 3D NAND的对比 目前的主流内存技术分别为DRAM(能够由处理器快速访问的内存)以及NAND(即固态存储方案)，二者自诞生至今都已经过去了几十年。尽管最近几年来，存储单元设计的不断演进已经将制程工艺缩小到了20纳米甚至更低水平，但DRAM与NAND的基础性物理运作机制并没有发生改变，而且这两项成果都在技术层面存在着一定局限。 DRAM能够提供纳秒级延迟水平与几乎无限的耐久能力，但其同时也存在着存储单元较大而价格昂贵、存储单元拥有易失性以及功耗较高等问题。由于DRAM存储单元需要进行持续更新，各个单元当中所承载的数据无法以稳定状态存在，这就要求我们投入大量电力供给，而DRAM也并不适合应对永久性存储类任务。在另一方面，NAND的延迟水平更高(特别是写入操作)，写入周期有限，但其存储单元为非易失性而且整套结构更为高效，这使其拥有较低使用成本且适合用于永久性存储。将DRAM与NAND在系统层面上进行结合的架构能够充分发挥二者的固有优势，因此现代计算机会选择利用DRAM作为内存/缓存机制，而NAND则负责处理数据存储。 3D XPoint和3D NAND两项技术名字虽然都是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。  对消费者来说，最关心的就是价格。从不久前英特尔公布的第一款第一款采用 3D XPoint记忆芯片的消费级 SSD来看，每375GB的售价为1520美元，约为每GB 4美元。英特尔称，这低于DRAM芯片的价格，后者每GB售价介于4.50美元至5美元之间。但是，3D XPoint的售价远高于NAND闪存，后者每GB售价介于20美分至25美分之间。 
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