隨著3D Xpoint內存芯片逐漸由實驗環境邁向生產性代工體系,一位IM Flash高管就這項新興內存技術、未來發展路線以及制造工作中的實際困難披露出更多細節信息。
英特爾與美光雙方于去年7月公布了其所謂3D Xpoint技術,其被定義為一套新型內存架構,旨在彌補DRAM與閃存之間的定位空缺,同時提供與NAND相接近的存儲密度并顯著提升性能表現且降低延遲水平。"硫系材料與Ovonyx轉換機制成為這項技術中最為核心的組成部分,而與之相關的最初研究工作早在上世紀六十年代就已經開始推進,"IM Flash公司聯度CEO Guy Blalock在一次由芯片廠商高管參加的年度會議當中指出。
XPoint走向全面量產大約需要12到18個月周期,Blalock表示。他同時指出,目前生產此類芯片以及3D NAND設備還面臨著一系列挑戰--二者皆由合營企業猶他州Lehi代工廠負責生產。
"我們正在深入探索以推動這些新型產品在未來成為實際可行的解決方案,"Blalock指出。不過他同時承諾稱,XPoint樣品"即將正式推出……這能夠幫助研發人員拿出更多時間來解決目前面臨的種種難題,"他解釋稱。
就目前來看,使用新型材料的一大弊端就是其容易帶來交叉污染。為了解決這項威脅,"我們需要增加大量工藝步驟層,而這些層就如同人的心血管一樣,很容易沉積大量易于擴散并引發堵塞的物質,"Blalock表示。他同時證實稱,去年曾經出現的猜測確實說到了點子上。
3D Xpoint采用多達100種新型材料,這也意味著供應鏈會變得更加復雜。"對于某些產品,我們可能在同一位置只擁有一家原材料供應商……而且很多客戶根本無法承受由此帶來的風險水平--他們希望能擁有更多原材料來源或者供應商,從而攤薄自然災害可能給生產及材料供應造成的影響,"他表示。
XPoint與3D NAND在垂直設計上的獨特性意味著其生產流程需要包含更多流程與步驟,這將使得整套代工體系的生產能力下降約15%。"我們從來沒有見過哪一種技術成果會給我們的產量帶來如果巨大的拖累,"Blalock表示。
而更多新型設備的引進則可能令代工體系中的前期資本投入與占地空間需求較上代新型閃存技術增加3到5倍。除此之外,下一代XPoint預計還將要求比3D NAND生產線更為嚴苛的資本投入與占地空間規模。
3D NAND與XPoint顯著提升占地空間與成本投入要求。
因此,IM Flash公司正積極敦促設備制造商提升自身系統生產能力,從而彌合這種差距。為了保證代工體系的產出能力不受影響,第一代產品必須要能夠利用濕法工藝在26平方英尺的樓面空間之內實現每小時180片的產量,而第三代組件的生產能力則需要提升至20平方英尺內每小時1000片。
"濕法工藝設備的實際成效非常出色……(但)干蝕刻工藝無論如何調整都很難滿足目前我們面對的生產力提升要求,"Blalock表示,具體來講其目標是將傳統的20%到30%效率提升一口氣變為2至3倍。
這種挑戰可能會給XPoint的發展路線圖造成重要影響,Blalock預測稱3D NAND較為直觀的發展進程是由32層逐步提升至48層乃至64層。XPoint最初采用雙層堆棧設計,而且"我們清楚地看到了立足于設計調整、尺寸縮小以及光蝕刻技術提升等所帶來的四層堆??赡苄?hellip;…如果EUV能夠全程配合,那么未來的三代3D XPoint發展流程也都將順理成章,"他表示。
而在基于NVMe的固態驅動器方面,XPoint芯片能夠提供超過95000 I/O每秒操作能力且延遲水平僅為9毫秒,相比之下閃存芯片的IOPS為13400、延遲水平則為73毫秒。至少從直觀角度看,這意味著服務器之上負責運行大數據分析、機器學習乃至高端游戲的各類應用程序都將進入全新的紀元。
第二代XPoint則很可能與DRAM配合作為某種混合型主內存面向各類應用程序,并憑借著可觀的存儲密度及延遲水平帶來種種助益,Blalock展望稱。
XPoint的DIMM版本方案則能夠在雙插槽至強服務器內實現高達6 TB主內存,且其實現成本僅相當于DRAM的一半左右,英特爾公司數據中心部門總經理Diane Bryant在去年9月指出,并宣稱此類服務器將于2017年年內投放市場。