隨著(zhù)3D XPoint存儲器芯片脫離研究端段進(jìn)入量產(chǎn)，英特爾(Intel)與美光(Micron)合資存儲器制造商IM Flash的共同執行長(cháng)Guy Blalock在一場(chǎng)于美國加州舉行的芯片業(yè)高層年會(huì )上，透露了更多有關(guān)該創(chuàng )新存儲器技術(shù)的細節，以及其產(chǎn)品藍圖與制作上的困難度。
英特爾與美光是在去年7月宣布定義了一種新存儲器架構3D XPoint，填補了DRAM與快閃存儲器之間的空隙，以更高的性能與較低的延遲，提供媲美NAND快閃存儲體的密度；Blalock 表示：“硫系(Chalcogenide)材料與Ovonyx公司開(kāi)發(fā)的開(kāi)關(guān)(switch)，是這種起源可回溯至1960年代的存儲器技術(shù)之神奇成分。”
Blalock指出，XPoint存儲器可能還需要12~18個(gè)月才會(huì )進(jìn)入量產(chǎn)，制作這種芯片就像3D NAND組件一樣，仍面臨數個(gè)挑戰；兩種芯片目前都在IM Flash的美國猶他州晶圓廠(chǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。“我們正在努力克服困難實(shí)現這兩種新存儲器產(chǎn)品；”不過(guò)他也透露，XPoint存儲的樣本就快要問(wèn)世：“再給研發(fā)人員一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間去解決最后的小問(wèn)題。”
新材料的一個(gè)缺點(diǎn)是可能會(huì )有交叉污染(cross contamination)的問(wèn)題；Blalock表示，要避免這種威脅：“你需要增加許多的層疊沉積制程步驟，以及很多擴散(diffusion)與化學(xué)氣相沉積(CVD)。”他確認了去年市場(chǎng)出現的猜測。
3D Xpoint使用了至少100種新材料，也引發(fā)了關(guān)于供應鏈的疑慮；對此Blalock指出：“有一些材料我們可能只有來(lái)自單一地點(diǎn)的單一供應商…很多客戶(hù)會(huì )無(wú)法忍受這種程度的風(fēng)險──他們想要有多供應來(lái)源與地點(diǎn)，以避免天災威脅。”
Blalock表示，XPoint 與3D NAND的獨特垂直設計架構，需要更多的機器執行制程步驟，會(huì )削減約15%的晶圓廠(chǎng)產(chǎn)出：“我們不曾見(jiàn)過(guò)有哪一種技術(shù)帶來(lái)這種程度的產(chǎn)出率降低挑戰。”額外的設備可能讓資本支出與所需廠(chǎng)房空間，比先前的最新一代快閃存儲器增加3~5倍；此外，未來(lái)XPoint技術(shù)每一次演進(jìn)也預期會(huì )需要比3D NAND更多的支出與廠(chǎng)房空間。
因此IM Flash正在催促設備制造商大幅提升系統生產(chǎn)力，為了保持晶圓廠(chǎng)產(chǎn)出速度平穩；濕式制程必須從第一代的在每26平方英尺廠(chǎng)房面積、每小時(shí)處理180片晶圓，在第三代大幅提升至在每20平方英尺廠(chǎng)房面積、每小時(shí)處理1,000片晶圓。
Blalock表示：“濕式制程設備表現非常好…但干式蝕刻并沒(méi)有在生產(chǎn)力上有太多進(jìn)步，以因應挑戰；”他呼吁設備生產(chǎn)力提升需要由傳統20~30%的幅度，大幅演進(jìn)至兩倍到三倍。
3D NAND 與XPoint 存儲器需要更高的成本與更大生產(chǎn)空間（來(lái)源：IM Flash）
上述種種挑戰可能會(huì )影響XPoint產(chǎn)品藍圖；Blalock預見(jiàn)3D NAND 會(huì )有一個(gè)簡(jiǎn)單的進(jìn)程，從32層開(kāi)始增加至48與64層，而XPoint一開(kāi)始會(huì )是雙層堆疊：“我們可以清楚看到它發(fā)展至四層堆疊，以及采用正確微影技術(shù)的設計微縮帶來(lái)之些許好處…如果深紫外光微影(EUV)能跟著(zhù)3D XPoint進(jìn)展三個(gè)世代，會(huì )簡(jiǎn)單得多。”
在一個(gè)以非揮發(fā)性存儲器為基礎的固態(tài)硬盤(pán)中，XPoint能提供每秒9萬(wàn)5,000 I/O運作、9微秒(microsecond)延遲的性能，而快閃存儲器則是每秒1萬(wàn)3,400 I/O、73微秒延遲；XPoint的高性能可望實(shí)現各種應用，包括執行巨量資料分析的服務(wù)器、機器學(xué)習，以及高端游戲機等。
Blalock透露，第二代XPoint可望應用于一種結合DRAM的混合式主存儲器，鎖定需要更高密度、并能耐受更高延遲的應用。應用于DIMM的XPoint版本，則能實(shí)現在雙插槽Xeon服務(wù)器中高達6TBytes的主存儲器，而成本只要DRAM的一半；英特爾資料中心事業(yè)群總經(jīng)理Diane Bryant先前曾表示，該種服務(wù)器預定2017年上市。
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