3D Xpoint技術(shù)與NAND Flash、DRAM的比較

1.NAND顆粒：浮柵極物理結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)電壓驅(qū)動(dòng)電子，由電壓值來(lái)判定bit位0或1。分為SLC、MLC、TLC三種flash顆粒，擦除次數(shù)分別為1萬(wàn)-10萬(wàn)、1千-1萬(wàn)、幾百-1千次。壽命是NAND Flash的最大問(wèn)題，其次是由于特殊的結(jié)構(gòu)，擦除時(shí)延較大，在大量寫(xiě)的時(shí)候由于垃圾回收機(jī)制導(dǎo)致較大時(shí)延，但由于HDD的存在，NAND Flash在性能上完勝HDD，給用戶(hù)帶來(lái)更舒適的體驗(yàn)，這就是為什么由HDD換成SSD后感覺(jué)像換了一臺(tái)新電腦一樣。3D NAND Flash：顧名思義，類(lèi)似由NAND Flash層堆積起來(lái)由2D轉(zhuǎn)向3D，目前達(dá)到了32層，正在向48層進(jìn)化，除了在容量上得到了快速提升，在其他方面和NAND Flash一樣。

2.DRAM：性能非常優(yōu)異，價(jià)格較為昂貴，但存在掉電易失性。目前我們使用的內(nèi)存主要是DRAM。DRAM的核心問(wèn)題是易失性，其它方面的表現(xiàn)優(yōu)秀——比如在性能上DRAM的延遲很低（納秒級(jí)別）、帶寬較為充裕；壽命方面由于原理所致，DRAM壽命很長(zhǎng)。不過(guò)，DRAM的存儲(chǔ)需要不停供電，斷電就會(huì)丟失存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。從DRAM被發(fā)明出來(lái)到現(xiàn)在，DRAM只是不斷地在預(yù)取值和總線上進(jìn)行調(diào)整，核心的存儲(chǔ)架構(gòu)其實(shí)變化不大。

3.3D Xpoint技術(shù)：標(biāo)記數(shù)據(jù)位狀態(tài)的不是電壓電流和磁，而是電阻，由電壓驅(qū)動(dòng)，通過(guò)化學(xué)方法改變內(nèi)部介質(zhì)屬性，從而改變達(dá)到改變電阻的目的，目前只有Intel和美光兩家掌握，讀寫(xiě)次數(shù)200萬(wàn)次，壽命長(zhǎng)。3D XPoint的存儲(chǔ)單元可以以3D方式進(jìn)行堆疊，從而進(jìn)一步提升存儲(chǔ)密度。目前第一代晶粒樣品使用的是雙層設(shè)計(jì)方案。雙層聽(tīng)起來(lái)實(shí)在有些寒磣，特別是考慮到目前的3D NAND芯片已經(jīng)擁有32層，且逐步開(kāi)始向48層進(jìn)軍。不過(guò)3D XPoint的構(gòu)建方式完全不同，直接進(jìn)行層數(shù)比較顯然并不科學(xué)。與NAND在架構(gòu)上的最大區(qū)別在于，3D XPoint實(shí)際上是以bit層級(jí)進(jìn)行訪問(wèn)。在NAND當(dāng)中，整頁(yè)（在最新節(jié)點(diǎn)中為16KB）必須一次性進(jìn)行編程才能存儲(chǔ)1 bit數(shù)據(jù)。而更糟糕的是，我們必須要在塊層級(jí)（至少包含200個(gè)頁(yè)）執(zhí)行擦除操作。如此一來(lái)，NAND就需要使用更為復(fù)雜的垃圾回收算法，從而更為高效地實(shí)現(xiàn)性能水平。然而無(wú)論算法多么精巧，處于穩(wěn)定狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)器在性能上仍然會(huì)因此受到影響，因?yàn)楸仨毑捎霉潭ǖ淖x取-修改-寫(xiě)入周期才能對(duì)塊中的單一頁(yè)進(jìn)行擦除。而作為以bit為基礎(chǔ)訪問(wèn)單位的3D XPoint來(lái)說(shuō)，其并不需要配合任何垃圾回收機(jī)制即可高效運(yùn)作，這不僅極大簡(jiǎn)化了控制器與固件結(jié)構(gòu)，更重要的是還將實(shí)現(xiàn)更高性能水平與更低功耗需求。而電壓驅(qū)動(dòng)值也低于NAND Flash，更加節(jié)能，與NAND Flash一樣，也擁有位線(bitline)和字線(wordline)。

編輯：simon  最后修改時(shí)間：2019-09-17