先從存儲(chǔ)芯片分類說(shuō)起
存儲(chǔ)芯片能夠細(xì)分為：DRAM芯片蠢涝、Nor Flash芯片和NAND Flash芯片。
1.DRAM芯片
即動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器阅懦，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是設(shè)備的內(nèi)存和二，銷(xiāo)售額占存儲(chǔ)芯片比重約53%。由于發(fā)展歷史最久耳胎，全球范圍內(nèi)經(jīng)發(fā)生了多輪淘汰賽惯吕，現(xiàn)在是由三星、SK海力士怕午、美光壟斷市場(chǎng)废登，三家占據(jù)90%市場(chǎng)份額。
DRAM 產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷一波波的價(jià)格戰(zhàn)郁惜，淘汰將近十家供應(yīng)商堡距，早年最先退出市場(chǎng)的是英特爾、NEC兆蕉、富士通羽戒、東芝，前幾年則有德國(guó)英飛凌虎韵、奇夢(mèng)達(dá)易稠、日本爾必達(dá)，以及臺(tái)灣茂德包蓝、力晶等缩多，現(xiàn)在是三星、SK 海力士养晋、美光壟斷市場(chǎng)，三家占據(jù) 90% 市場(chǎng)份額梁钾。
2.Nor Flash芯片
具有很好的讀性能和隨機(jī)訪問(wèn)性能绳泉，較早先得到廣泛應(yīng)用，但因?yàn)閱纹萘枯^小且寫(xiě)入速度較慢姆泻，導(dǎo)致應(yīng)用范圍較窄零酪，銷(xiāo)售額占存儲(chǔ)芯片比重約3%冒嫡，是一小眾市場(chǎng)。去年TWS藍(lán)牙耳機(jī)的火爆一定程度上帶動(dòng)了對(duì)Nor Flash的需求四苇。
3.NAND Flash芯片
廣泛應(yīng)用于SSD存儲(chǔ)單元孝凌，銷(xiāo)售額占存儲(chǔ)芯片比重約42%，僅次于DRAM月腋，但市場(chǎng)壟斷形式不及DRAM蟀架，所以最有發(fā)展空間。
把這三個(gè)放在一起榆骚，再看一看如今半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入以“IoT片拍、汽車(chē)電子、AI”為特色的第三輪經(jīng)濟(jì)周期妓肢，NAND對(duì)各大公司捌省、對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略來(lái)說(shuō)，更具有集中發(fā)力的意義碉钠。老話說(shuō)得好纲缓，沒(méi)有機(jī)會(huì)創(chuàng)造機(jī)會(huì)也得上，現(xiàn)在機(jī)會(huì)來(lái)了那就更得加緊發(fā)展了喊废。
NAND和3D NAND
NAND閃存芯片是閃存家族的一員祝高，該芯片最早由日立公司于1989年研制，具有功耗更低操禀，價(jià)格更低褂策，性能更加的優(yōu)點(diǎn)，因此成為存儲(chǔ)行業(yè)最為重要的介質(zhì)原料颓屑。
在nand flash誕生的前一年斤寂，英特爾公司首次推出一款256k bit閃存芯片，后來(lái)該產(chǎn)品統(tǒng)稱為nor flash揪惦，是閃存家族的另一個(gè)成員遍搞。從市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，目前以nand flash的應(yīng)用最為普遍器腋，不考慮近年來(lái)自蘋(píng)果公司的需求減少這一變化溪猿。此前有消息披露蘋(píng)果是全球最大的nand閃存芯片客戶，主要從東芝纫塌、西部數(shù)據(jù)诊县、sk海力士和三星等處采購(gòu)nand芯片。2018年蘋(píng)果亦與長(zhǎng)江存儲(chǔ)談判措左，希望采購(gòu)及nand閃存芯片用于iPhone依痊。
3D NAND是蓋高樓
在3D NAND出現(xiàn)以前，我們見(jiàn)過(guò)的閃存多屬于Planar NAND平面閃存怎披，也有叫2D NAND的胸嘁。根據(jù)NAND閃存中電子單元密度的差異瓶摆，主要分為四種：** SLC、MLC性宏、TLC和QLC**群井。
對(duì)于四種顆粒來(lái)說(shuō)，同樣的晶圓如果做成SLC只有128G毫胜，做成MLC就有256G书斜，做成TLC就變成512G，做成QLC就變成1TB指蚁。
為了進(jìn)一步降低成本菩佑，提升容量，NAND的制程工藝也在不斷進(jìn)步凝化，從早期的50nm一路狂奔到十幾納米等級(jí)稍坯，但隨著晶圓的物理極限不斷迫近，每個(gè)存儲(chǔ)單元變得非常小搓劫，可靠性越來(lái)越差瞧哟，廠商需要采取額外的手段來(lái)彌補(bǔ)這一缺陷，但為此又會(huì)提高成本枪向。所以達(dá)到某個(gè)點(diǎn)之后繼續(xù)提升制程工藝已經(jīng)無(wú)法帶來(lái)優(yōu)勢(shì)勤揩。
3D NAND則是換了一種思路來(lái)解決問(wèn)題。
Intel曾用蓋樓為例介紹了3D NAND秘蛔，普通NAND是平房陨亡，那么3D NAND就是高樓大廈，建筑面積一下子多起來(lái)了深员，理論上可以無(wú)限堆疊负蠕。
東芝的15nm NAND 容量密度為1.28Gb/mm2， 而三星的32層堆棧的3D NAND可輕松打到1.87Gb/mm2倦畅， 48層的堆棧則可達(dá)到2.8Gb/mm2乌妒。
存儲(chǔ)單元立體化陨簇，使用多層垂直堆疊盈滴，實(shí)現(xiàn)更高的密度五鲫、更低的功耗、更好的耐用性芭概、更快的讀寫(xiě)速度及更低的每千兆字節(jié)成本赛不。3D NAND在容量、速度罢洲、能效及可靠性上都有突破性的優(yōu)勢(shì)俄删。
為此3D NAND成為全球各大知名半導(dǎo)體廠商競(jìng)相爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略高地，業(yè)內(nèi)稱其為“蓋樓大賽”，指代了自2014年開(kāi)始從32層畴椰，64層，96層到128層的升級(jí)過(guò)程鸽粉，包括這次的128層3D NAND正是業(yè)界大廠當(dāng)下?tīng)?zhēng)奪的焦點(diǎn)斜脂。
眼前 NAND Flash 市場(chǎng)仍是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，全球供應(yīng)商還有六家之多触机，且分布在韓帚戳、美、日三國(guó)儡首，以份額來(lái)看片任，三星占39%、東芝占17%蔬胯、西部數(shù)據(jù)16%对供、美光11%、SK海力士10.5%氛濒、英特爾5.5%产场。
3D NAND能取代2D NAND嗎？
無(wú)法完全取代舞竿，它有更加擅長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景京景。比如說(shuō)：
（1）超融合領(lǐng)域。HCI對(duì)于大型復(fù)雜數(shù)據(jù)中心非常有用骗奖，利用3D NAND可以提供更快的速度确徙，滿足企業(yè)業(yè)務(wù)高性能的要求。
（2）企業(yè)級(jí)SSD执桌。云端大數(shù)據(jù)中心使用的SSD鄙皇，相比于消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，這里的毛利才是最高的鼻吮。
（3）其他大容量需求環(huán)境育苟。如自動(dòng)駕駛工業(yè)視頻監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)智能化應(yīng)用場(chǎng)景。
預(yù)期 2020 年 3D NAND 價(jià)格將有一波崩盤(pán)潮
紫光集團(tuán)旗下長(zhǎng)江存儲(chǔ) 3D NAND 研發(fā)初步成功椎木，成為國(guó)內(nèi)打破國(guó)際存儲(chǔ)壟斷的小小火苗违柏，然國(guó)際存儲(chǔ)市場(chǎng)并不平靜，即將有六座新晶圓廠將在未來(lái)兩年加入生產(chǎn)香椎，預(yù)期 2020 年 3D NAND 價(jià)格將有一波崩盤(pán)潮漱竖。
全球六大 3D NAND 供應(yīng)商中，最可能開(kāi)第一個(gè)退出市場(chǎng)的是英特爾畜伐。
英特爾去年宣布與合作長(zhǎng)達(dá)12年的美光終止技術(shù)研發(fā)馍惹，但會(huì)繼續(xù)合作新式存儲(chǔ)技術(shù) 3D XPoint，行業(yè)內(nèi)認(rèn)為，單純的 NAND Flash 技術(shù)對(duì)于英特爾而言万矾，已經(jīng)是可有可無(wú)的業(yè)務(wù)悼吱，不會(huì)在于此領(lǐng)域玩太久。
那么良狈，Intel真的不玩了嗎后添？
SCM對(duì)存儲(chǔ)領(lǐng)域帶來(lái)的沖擊和變革
目前存儲(chǔ)技術(shù)變革能看到的有：英特爾傲騰技術(shù)能夠提供了10倍的NAND閃存性能，和1000倍的耐久性薪丁。三星提出的Z-SSD的讀取速度將是標(biāo)準(zhǔn)NAND閃存的7倍遇西。
這個(gè)SCM是什么？SCM 全稱Storage Class Memory严嗜，存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存粱檀，這是介于DRAM和NVME之間的一個(gè)非易失性存儲(chǔ)。小白一點(diǎn)的解釋就是漫玄，其存儲(chǔ)速度盡量接近內(nèi)存茄蚯，但是存儲(chǔ)容量盡量接近SSD。
華為称近、新華三等存儲(chǔ)廠商相繼推出基于SCM的企業(yè)級(jí)閃存陣列第队，為數(shù)據(jù)帶來(lái)新的體驗(yàn)速度的高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)將出現(xiàn)∨俑眩可以說(shuō)SCM的加入對(duì)現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)是一個(gè)大的沖擊和變革凳谦。
SCM的誕生
我們知道，在一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算單元里面衡未，數(shù)據(jù)處理的能力是金字塔式的尸执，從最高速的CPU到CPU上的一級(jí)緩存、二級(jí)緩存到DRAM內(nèi)存缓醋，到NVME到SSD再到磁盤(pán)如失。
如果把CPU的一級(jí)緩存的訪問(wèn)時(shí)長(zhǎng)規(guī)定為1秒， DRAM訪問(wèn)速度是6分鐘40秒送粱。最快的 SSD的相對(duì)時(shí)長(zhǎng)為2天18小時(shí)40分鐘褪贵。
能不能實(shí)現(xiàn)在DRAM和SSD之間再創(chuàng)造一個(gè)訪問(wèn)的介質(zhì)？
這就是前面提到的包括英特爾抗俄、三星推出的存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存SCM脆丁。
從最開(kāi)始的HDD是瓶頸，發(fā)展到Flash 1.0动雹，原因是“慢的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器介質(zhì)速度 VS 快的SAS和光纖通道存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議” 之間的不平衡造成的結(jié)果槽卫。
現(xiàn)在所有的存儲(chǔ)廠商都在談的SSD+NVME,也就是圖中的Flash 2.0時(shí)代，在于解決 “閃存介質(zhì)速度 VS 光纖介質(zhì)上的NVMe 胰蝠，以及 NVMe VS 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議速度方面存在著不平衡”歼培。
隨著SCM技術(shù)的成熟和產(chǎn)品的推出震蒋，SCM1.0時(shí)代到來(lái)，通過(guò)在SCM介質(zhì)躲庄、NVMe和NVMeoF的速度之間的平衡查剖，構(gòu)建新一代全閃存系統(tǒng)。
從CPU到RAM噪窘，然后是SCM梗搅、3D TLC (3 bits/cell) NAND（取代了15/10K 磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器）和3D QLC閃存（取代了7.2K磁盤(pán)）, 最后到磁帶Tape。
RAM和SCM位于內(nèi)存層效览，SCM是第一級(jí)主存儲(chǔ)。TLC閃存是主要的永久性存儲(chǔ)層荡短，QLC滿足一些主存儲(chǔ)需求丐枉，但主要用于備份和二級(jí)存儲(chǔ)。
SCM介質(zhì)主要來(lái)自Intel和Micron的3D XPoint掘托、三星的Z-NAND和Spin Torque MRAM瘦锹。
（MRAM也是SCM的一種，是具備非易失性的闪盔、具有更高的持久性和更快的寫(xiě)速度）
英特爾釋放了3D Xpoint的價(jià)值——傲騰
基于3D Xpoint介質(zhì)的Optane（傲騰）于2017年3月發(fā)布弯院。
從P4800X開(kāi)始，最初的Optane只是特殊介質(zhì)的SSD泪掀，比基于NAND的SSD的延遲更低听绳，壽命、耐久性更強(qiáng)异赫，而后椅挣，傲騰持久內(nèi)存方案發(fā)布，傲騰開(kāi)始部分取代DRAM內(nèi)存的場(chǎng)景塔拳，迎合了大內(nèi)存的場(chǎng)景需求鼠证，用法也愈發(fā)多樣化，傲騰的出現(xiàn)彌補(bǔ)了硬盤(pán)與內(nèi)存之間的性能與容量鴻溝靠抑。
傲騰SSD作為比NAND SSD高一級(jí)的存儲(chǔ)層量九，傲騰持久內(nèi)存作為比內(nèi)存低一級(jí)的存儲(chǔ)層，彌補(bǔ)了硬盤(pán)與內(nèi)存之間的性能與容量鴻溝
3D Xpoint被視為存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的顛覆者颂碧，許多人對(duì)3D Xpoint相對(duì)于傳統(tǒng)NAND 1000倍的速度荠列，1000倍的耐久度，10倍的存儲(chǔ)密度稚伍，內(nèi)存一樣的字節(jié)尋址特性弯予，塊擦除特性等等多種優(yōu)良特性充滿了期待，英特爾也不負(fù)所望一步步釋放3D Xpoint的價(jià)值个曙。
小圖1：傲騰SSD能表現(xiàn)出始終如一的低延遲
小圖2：傲騰SSD的DWPD是3D NAND的20倍
小圖3：用較少容量的傲騰P4800X就能替代基于3D NAND的SSD緩存
上圖可見(jiàn)锈嫩，作為SSD硬盤(pán)的傲騰受楼，在高讀寫(xiě)工作負(fù)載壓力下能持續(xù)穩(wěn)定表現(xiàn)出超低延遲。而在同等負(fù)載下呼寸，NAND的延遲已經(jīng)高出了很多艳汽，而且延遲抖動(dòng)非常厲害，性能表現(xiàn)無(wú)法預(yù)測(cè)和控制对雪，低延遲特性在許多關(guān)鍵應(yīng)用中非常受用河狐。要知道的是，這里的低延遲主要是3D Xpoint介質(zhì)本身的優(yōu)勢(shì)所致瑟捣。
對(duì)比普通SSD跟傲騰SSD會(huì)發(fā)現(xiàn)介質(zhì)在降低延遲方面的效果馋艺，
這種延遲提升只有硬件能帶來(lái)，是任何軟件優(yōu)化都做不到的
在實(shí)際應(yīng)用中迈套，阿里云的PolarDB數(shù)據(jù)庫(kù)將日志數(shù)據(jù)存放在了傲騰DC P4800X里捐祠，把數(shù)據(jù)放在了NVMe SSD里，提升了其QoS桑李、IOPS踱蛀、吞吐帶寬，幫助PolarDB數(shù)據(jù)庫(kù)輸出了穩(wěn)定的高性能服務(wù)贵白。類似的率拒，在許多OLTP應(yīng)用，傲騰DC P4800X在應(yīng)對(duì)高并發(fā)業(yè)務(wù)的情況下表現(xiàn)出低延遲作用也非常明顯禁荒。
參考：
