電影唐人街探案中，警官唐仁和侄子秦風 不斷到案發(fā)現場查找證據，查閱卷宗分析人物，經過嚴密的推理，最終發(fā)現了幕后真兇。Intel/Micron突然發(fā)布了3D XPoint技術，令很多人措手不及，他倆還不告訴你3D XPoint的來龍去脈，遮遮掩掩。搞得神神秘秘，坊間各種傳聞，有的說是好兄弟Intel/Micron從大學買的專利，有的說是PCM存儲器，那到底是什么？冰凍三尺，非一日之寒，一門功夫，不可能沒有傳承，突然就能練成，獨霸武林。今天，阿呆就帶你順藤摸瓜，分析案情，讓3D XPoint的真實身份大白于天下。（主要參考引用中Jason Mick的博客）

不是ReRAM

首先，我們來一一分析目前江湖上存世的存儲器技術。有人告訴ComputerWorld的記者，XP不是ReRAM（見百度百科），也不是憶阻器（memristor，參見http://baike.baidu.com/view/1311431.htm
）技術，這兩個都是電阻式記憶體。任教于加州大學伯克利分校，并且是新竹交通大學電子工程系榮譽教授的蔡少棠（Leon Chua），37年前就預測有第四個元件的存在，即憶阻器（memristor），實際上就是一個有記憶功能的非線性電阻器。

我們來回顧一下歷史。以前的存儲介質，基本被機械硬盤HDD所統(tǒng)治，但是這位老大哥速度很慢，所幸的是，最近10年來，速度更快的基于NAND Flash的SSD快速發(fā)展，漸漸在取代HDD。NAND Flash的SSD有什么優(yōu)缺點呢？

• 優(yōu)點

• 讀寫速度快；

• 功耗低；

• 缺點

• 貴，不過3D NAND提升了密度，成本自然就下降了；

• 有擦寫壽命限制；

• 寫完后持久存放（若干年）后數據有概率會丟失；

混一存儲器

看到NAND有這么多缺點還混得風生水起，名噪江湖，很多還默默無聞的高手都想來挑戰(zhàn)它。有一種存儲器叫做混一存儲器。什么？你要混一存儲器江湖，要知道DRAM和NAND Flash是當前的王者，誰能擊敗兩大高手，待俺細細道來。

NAND Flash用在SSD上，使用SATA接口，更快的用SAS，甚至PCIe接口，看起來很快了吧。其實最快的還是DRAM，可以支持字節(jié)級別的訪問，可用來做內存，可是梅長蘇這么有才，偏偏體弱多病，壽命不長啊。DRAM上的數據如果不通電，馬上就飛了。所以現代計算機同時使用DRAM和NAND Flash存儲數據。

最新的Haswell-E/Broadwell處理器兼容的DDR4內存，讀寫速度可達61GB/s, 46GB/s，而一個lane的PCIe SSD理論上最高只能到1GB/s（PCIe 3.0），或者0.5GB/s(PCIe 2.0)，一般用4個lane，就是4GB/s或2GB/s.更慢的SATA理論上最高是600MB/s.當然，HDD就非常慢了，西部數據的VelociRaptor HDD順序讀寫速度分別為215MB/s,140MB/s。

所以，盡管PCIe SSD相比HDD快20多倍，DDR 4卻是它的十幾倍。最好是能找到和DRAM一樣速度，數據也不會掉電丟失的存儲器。江湖上有這么多自稱有才的大俠：

• 憶阻器：ReRAM；

• 鐵電存儲器：FeRAM；

• 磁阻RAM：MRAM；

• 相變存儲器：PRAM，PCM；

• 導電橋接RAM：cbRAM，又稱可編程金屬元存儲器PMC；

• SONOS RAM: Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon；

• 導電金屬氧化物存儲器：CMOx。

如下圖，它們很多都采用了crossbar技術，其實就是wordline, bitline組成的存儲棧，棧里面基礎是存儲單元和交換單元。

圖說存儲器歷史

Intel聲稱3D XPoint比Flash更便宜，省電，速度快，不過這篇文章寫的早，說的不一定對。SSDFans之前也介紹過，XPoint比NAND要貴，比DRAM便宜。

自從集成電路發(fā)明以來，存儲器的江湖，總是有青年高手冒出來，身懷獨門絕技，后來成了江湖大佬。今天咱們來回顧一下存儲器的發(fā)展史:

3D XPoint == PCM?

這個圖是Intel為了宣傳自己的XPoint做的，其實現在還有前文中列的那么多存儲器，比如Everspin和Freescale就合作推出了MRAM芯片，下圖是各種新型存儲器青年才俊的容量成長之路。可以看出，FeRAM和MRAM還比較弱，不可能突然牛掰起來。Intel已經說了不是RRAM。所以，做一個簡單的排除法，我們大概知道了XPoint就是相變存儲器PCM：PRAM。

Intel的好兄弟Micron一直以來在PCM上花了很多錢，2013年宣布實現了量產。Micron還把PRAM用到了諾基亞的Asha手機里面，1Gb的容量，寫速度高達400MB/s。諾基亞手機的新東家微軟說，Micron的PCM工藝還不夠成熟，決定研發(fā)下一代PCM技術，降低功耗和成本，提高性能。所以，XPoint很可能就是PCM的下一代技術。

Intel的PCM大戰(zhàn)略

2014年十一月，Intel悄悄滴發(fā)布了新處理器架構Skylake的指令集，便有有心人發(fā)現多了對持久性內存（掉點數據不丟失）的支持，暗示了有一種未來的新型存儲器。

同時，有人發(fā)現Intel/Micron已經為NVM技術申請了不少相關專利。這些專利暗示XPoint是PCM/PRAM存儲器的下一代產品。而且，Intel基本上未來會做三大布局：

• 未來的Xeon Phi處理器可能會和可持久保存的混一存儲器封裝在一起。

• 未來的GPU（或者On-Die-GPU，dGPU）也會自帶持久性內存（和GPU封裝在一起），緩存。

• PC和移動設備配備持久性存儲芯片。

如下圖，Intel打算把GPU封裝在一起的DRAM替換為PCM。

當前頂級的GPU內存是NVIDIA的Titan Z，配了16GB DRAM內存，但是土豪Intel有了便宜的PCM，所以他專利里面打算在GPU配64GB內存，這樣就能玩4K分辨率的游戲了！

Intel也推出了新的計算存儲架構：DRAM下再跟一個PCM存儲層，掉電后保持數據，保存固件等數據，可以快速啟動?？赡艿谌鶻eon Phi處理器Knights Hill就會應用這種技術。

總之，為了盡可能用好PCM技術，Intel申請了一大堆專利，把能想到的應用都想出來，真是用心良苦啊。Intel認為PCM一開始比NAND貴，但是遲早會降低成本，比NAND還便宜，所以靠NAND SSD吃飯的各位，等著有一天顫抖吧~~~

Micron的專利Crosspoint泄露了秘密

Intel的好隊友Micron在有個專利里面提到了Crosspoint技術，如下圖。聽到Crosspoint，你是不是立馬想起了X-Point？

你想的可能是對的，因為Intel/Micron還公布了XPoint的結構圖，真的太像了。

真相大白

我們經過案情分析，推理出XPoint就是新一代的PCM存儲器，又稱相變存儲器。那么，你肯定想知道這個PCM到底是個什么東東，本文就為你揭開PCM的神秘面紗。

固體物理課開講

阿呆本科在南七技校讀物理，碰巧學了固體物理，所以看到下面這些圖有些似曾相識的感覺。希望你不要頭大，因為學物理的已經頭大了。

所謂的相變存儲器，就是在原子級別發(fā)生了相變，利用這個來存儲數據。就像是玻璃經過相變成了晶體。這個還是很好理解的，想想我們最常見的水，液體的時候形狀不定，但是溫度降低后，就發(fā)生相變，成為了固體——雪，雪就是晶體，有著穩(wěn)定的晶體結構，如下圖，左邊是玻璃態(tài)，右邊是晶體態(tài)，明顯，晶體態(tài)更整齊。

半導體課開講

物理原理講完了，就開始電氣原理了。不像DRAM里面有晶體管，PCM其實是一種微小的電阻作用，使得玻璃融化，相變?yōu)榫w。技術日新月異，現在人類已經能高效地控制這種物理作用了，曾經寫需要幾微秒，讀幾納秒，現在，PCM已經能到到皮秒的量級了，就是納秒的1000分之一，1秒的10^-12。