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3D Xpoint技术与NAND Flash、DRAM的比较

FLASH DDR 作者: 来源: 发布时间:2019-09-17 16:57:11   浏览:23

1.NAND颗粒:浮栅极物理结构单元,通过电压驱动电子,由电压值来判定bit位0或1。分为SLC、MLC、TLC三种flash颗粒,擦除次数分别为1万-10万、1千-1万、几百-1千次。寿命是NAND Flash的最大问题,其次是由于特殊的结构,擦除时延较大,在大量写的时候由于垃圾回收机制导致较大时延,但由于HDD的存在,NAND Flash在性能上完胜HDD,给用户带来更舒适的体验,这就是为什么由HDD换成SSD后感觉像换了一台新电脑一样。3D NAND Flash:顾名思义,类似由NAND Flash层堆积起来由2D转向3D,目前达到了32层,正在向48层进化,除了在容量上得到了快速提升,在其他方面和NAND Flash一样。

2.DRAM:性能非常优异,价格较为昂贵,但存在掉电易失性。目前我们使用的内存主要是DRAM。DRAM的核心问题是易失性,其它方面的表现优秀——比如在性能上DRAM的延迟很低(纳秒级别)、带宽较为充裕;寿命方面由于原理所致,DRAM寿命很长。不过,DRAM的存储需要不停供电,断电就会丢失存储的数据。从DRAM被发明出来到现在,DRAM只是不断地在预取值和总线上进行调整,核心的存储架构其实变化不大。

3.3D Xpoint技术:标记数据位状态的不是电压电流和磁,而是电阻,由电压驱动,通过化学方法改变内部介质属性,从而改变达到改变电阻的目的,目前只有Intel和美光两家掌握,读写次数200万次,寿命长。3D XPoint的存储单元可以以3D方式进行堆叠,从而进一步提升存储密度。目前第一代晶粒样品使用的是双层设计方案。双层听起来实在有些寒碜,特别是考虑到目前的3D NAND芯片已经拥有32层,且逐步开始向48层进军。不过3D XPoint的构建方式完全不同,直接进行层数比较显然并不科学。与NAND在架构上的最大区别在于,3D XPoint实际上是以bit层级进行访问。在NAND当中,整页(在最新节点中为16KB)必须一次性进行编程才能存储1 bit数据。而更糟糕的是,我们必须要在块层级(至少包含200个页)执行擦除操作。如此一来,NAND就需要使用更为复杂的垃圾回收算法,从而更为高效地实现性能水平。然而无论算法多么精巧,处于稳定状态的驱动器在性能上仍然会因此受到影响,因为必须采用固定的读取-修改-写入周期才能对块中的单一页进行擦除。而作为以bit为基础访问单位的3D XPoint来说,其并不需要配合任何垃圾回收机制即可高效运作,这不仅极大简化了控制器与固件结构,更重要的是还将实现更高性能水平与更低功耗需求。而电压驱动值也低于NAND Flash,更加节能,与NAND Flash一样,也拥有位线(bitline)和字线(wordline)。

编辑:simon  最后修改时间:2019-09-17