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    美光的3D XPoint技術究竟進展如何了

    2019-01-31 11:01:28 來源:EEFOCUS
    標簽:

    要點:
    QuantX的首次亮相是在2016年的閃存峰會上,三年之后,美光最終將要在2019年底發布第一款基于3D XPoint技術的產品。
    在合作了兩代技術之后,英特爾和美光正在結束他們在3D XPoint上的合作關系。
    雖然可能至少在2020年之前,3D XPoint都會讓美光有賠無賺,但是,到2024年時,它將給美光帶來約30億美元的市場增長。


    3D Xpoint介紹
    3D XPoint是由英特爾和美光兩大存儲器芯片巨頭共同開發的一種內存存儲技術,旨在填補動態RAM(DRAM)和NAND閃存之間的存儲市場空白。

     


    該技術號稱可以實現比NAND閃存快一千倍的存取速度,我在一些文章中看到,它被人們吹捧為“游戲規則的改變者”和“硅和晶體管的替代品”。 我也看到一些美光的投資者盛贊它是一項“國寶”級的發明,并聲稱它的價值可能超過一萬億美元。那么,在美光發布QuantX產品兩年多之后,以及英特爾最近因其在3D XPoint合資企業中的存在而觸發了看漲期權之后,3D XPoint現在究竟處于一個什么樣的階段呢?

     


    3D XPoint的市場
    美光的QuantX套件最終將于2019年年底推向市場,美光公司總裁兼首席執行官Sanjay Mehrotra認為,隨著與英特爾合作關系的結束,美光的3D XPoint開發和商業化將有望加速:

    “對IM Flash公司的收購將使得我們加速研發進展,并優化3D XPoint制造計劃。位于猶他州的工廠可以向我們提供高度的制造靈活性,并培養了一大批高技能的人才,從而幫助推動3D XPoint的開發和創新,并實現我們最新的技術路線圖。”

    根據半導體行業資深顧問Mark Webb的預計,到2024年時,3D XPoint可能給英特爾和美光帶來37億美元業務,與2018年相比增加了大約30億美元。

     


    需要指出的是,在3D XPoint產品的整體收入中,DIMM產品的貢獻率預計將超過三分之二。Optane DIMM使得3D XPoint成為DRAM器件的一種替代品,由于英特爾的CPU之前不支持它,方于最近才進入市場。根據IBM最近的研究,NVMe Optane驅動器可能成為緩存應用中DRAM的有效替代品 - 使用NAND或3D XPoint技術實現緩存,可以以更低的成本達到接近DRAM緩存的性能。


    下一代3D XPoint
    當第二代3D XPoint技術準備就緒后,美光終于計劃推出屬于自己獨家的3D XPoint SSD。

    第一代3D XPoint SSD在一個128Gb的裸片上實現了兩個堆疊層,位單元采用20納米制造工藝。目前來看,英特爾Optane能夠提供的性能優勢似乎微乎其微,三星不斷地改進NAND技術,打造出的Z-SSD產品具有相當強大的競爭力。

    NAND技術通過使用較小的工藝幾何尺寸實現單元尺寸的縮減,并疊加多個層,增加每個單元內的位數,通過這些手段實現容量的增加。相比之下,3D XPoint也可以通過這三種手段增加產品容量:降低工藝尺寸、添加更多層、增加每個單元內的數據位數。

    根據我之前讀過的一些文章,短期內增加3D XPoint容量的唯一可行方法就是增加它的層數。而且,除非3D XPoint制造工藝的幾何尺寸可以降低,否則將極大地限制它的密度增加的可能性。半導體行業資深分析師Jim Handy認為,3D XPoint器件的分層比NAND分層更為困難:

    3D XPoint的層和NAND的層之間存在巨大差異。使用NAND技術時,您可以放下很多層(32層或48層,甚至是64層),然后執行單次光刻步驟,它通常可以把工藝放寬到40納米。

    3D XPoint器件需要采用更加先進同時也是成本更高的光刻圖案化步驟,對于每一層中的數據位,目前能夠使用的工藝尺寸為20納米。這是因為在上下兩層之間,你必須交叉排放,一層為南北方向,另一層就必須是東西方向。

    這樣處理,不僅會比使用3D NAND工藝增加了更多成本,而且使得整個工藝制造過程變得復雜,以至于有一些制造工藝專家懷疑,生產4層以上的3D XPoint芯片是否能夠滿足經濟性要求。

    由于3D XPoint的市場定位是填補DRAM和NAND之間的市場空白,這意味著它的售價必須比DRAM更便宜,才能取得市場滲透。美光和英特爾都需要虧本銷售,直到3D XPoint市場規模擴大,站穩腳跟。同樣是虧本賺吆喝,這艱難的第一步對英特爾來說更有意義。正如Hardy所解釋的那樣:

    3D XPoint是英特爾平臺戰略的必要組成部分。如果沒有Optane DIMM的支持,英特爾最昂貴的新Xeon服務器CPU將無法比公司更便宜/更舊的CPU表現更好 - 如果系統沒有Optane,將會拉低處理器的性能表現。

    每銷售一顆Optane DIM產品,英特爾可能虧損10個美金,但是這可以幫助它銷售售價高出50美元的CPU(以上這些數字完全是虛構的,只是為了把這筆賬算得明白些)。雖然這也是一筆比較劃算的買賣,但是這意味著即使強大蠻橫如英特爾,也必須通過虧本銷售3D XPoint才能推廣它。而美光銷售的Quantx,必須等到它的成本降到低于DRAM成本的程度才能賺到錢。

    這就解釋了為什么美光一直遲遲不推出其QuantX產品。現在最大的問題是:下一代產品的競爭力能夠增加多少?

    英特爾和美光之所以在合作推出了兩代3D XPoint技術之后就分道揚鑣,主要的原因之一就是這兩家公司對該技術的未來發展路徑存在不同的看法。英特爾計劃繼續開發主要用于Optane驅動器的3D XPoint,而美光則專注于嵌入式解決方案。 美光公司在2019財年第一個季度中,嵌入式業務部門的收入同比增長了12%,環比增長了1%,達到9.33億美元,其汽車和工業業務營收也創下歷史新高。

    盡管最終和美光鬧掰了,而且Optane銷售進展緩慢,英特爾仍然對繼續開發3D XPoint非常感興趣。此外,這項技術開發還將給新墨西哥州帶來超過100名的就業機會。


    結論
    英特爾和美光將在2019年第二季度或第三季度完成第二代3D XPoint技術的開發,然后他們將分道揚鑣,各走各路。美光計劃在2019年年底推出以QuantX品牌為基礎的3D XPoint產品,這意味著它們可能是基于第二代技術的產品。

    總體上來看,這兩家公司對各自的存儲業務賦予了不同的優先級,所以我認為,它們的分手是有道理的。同樣有道理的是,美光一直不愿意向市場上推出第一代3D XPoint產品,是因為只有財大氣粗的英特爾才能扛得住虧本出售它們。與DRAM相比,美光需要等待這項技術具有成本競爭力才能有利可圖,而這在3D XPoint產品擴大市場規模之前很難實現。雖然在未來兩年內,3D XPoint會讓美光面臨虧損(特別是考慮到DRAM價格跌跌不休的情況),這項技術的未來似乎也是很光明的,在未來六年內,3D XPoint的年度總銷售額將增加大約30億美元。

     

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