电影唐人街探案中，警官唐仁和侄子秦风 不断到案发现场查找证据，查阅卷宗分析人物，经过严密的推理，最终发现了幕后真凶。Intel/Micron突然发布了3D XPoint技术，令很多人措手不及，他俩还不告诉你3D XPoint的来龙去脉，遮遮掩掩。搞得神神秘秘，坊间各种传闻，有的说是好兄弟Intel/Micron从大学买的专利，有的说是PCM存储器，那到底是什么？冰冻三尺，非一日之寒，一门功夫，不可能没有传承，突然就能练成，独霸武林。今天，阿呆就带你顺藤摸瓜，分析案情，让3D XPoint的真实身份大白于天下。（主要参考引用中Jason Mick的博客）
不是ReRAM
首先，我们来一一分析目前江湖上存世的存储器技术。有人告诉ComputerWorld的记者，XP不是ReRAM（见百度百科），也不是忆阻器（memristor，参见http://baike.baidu.com/view/1311431.htm
）技术，这两个都是电阻式记忆体。任教于加州大学伯克利分校，并且是新竹交通大学电子工程系荣誉教授的蔡少棠（Leon Chua），37年前就预测有第四个元件的存在，即忆阻器（memristor），实际上就是一个有记忆功能的非线性电阻器。
我们来回顾一下历史。以前的存储介质，基本被机械硬盘HDD所统治，但是这位老大哥速度很慢，所幸的是，最近10年来，速度更快的基于NAND Flash的SSD快速发展，渐渐在取代HDD。NAND Flash的SSD有什么优缺点呢？
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优点
- 读写速度快；
- 功耗低；
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缺点
- 贵，不过3D NAND提升了密度，成本自然就下降了；
- 有擦写寿命限制；
- 写完后持久存放（若干年）后数据有概率会丢失；
混一存储器
看到NAND有这么多缺点还混得风生水起，名噪江湖，很多还默默无闻的高手都想来挑战它。有一种存储器叫做混一存储器。什么？你要混一存储器江湖，要知道DRAM和NAND Flash是当前的王者，谁能击败两大高手，待俺细细道来。
NAND Flash用在SSD上，使用SATA接口，更快的用SAS，甚至PCIe接口，看起来很快了吧。其实最快的还是DRAM，可以支持字节级别的访问，可用来做内存，可是梅长苏这么有才，偏偏体弱多病，寿命不长啊。DRAM上的数据如果不通电，马上就飞了。所以现代计算机同时使用DRAM和NAND Flash存储数据。
最新的Haswell-E/Broadwell处理器兼容的DDR4内存，读写速度可达61GB/s, 46GB/s，而一个lane的PCIe SSD理论上最高只能到1GB/s（PCIe 3.0），或者0.5GB/s(PCIe 2.0)，一般用4个lane，就是4GB/s或2GB/s.更慢的SATA理论上最高是600MB/s.当然，HDD就非常慢了，西部数据的VelociRaptor HDD顺序读写速度分别为215MB/s,140MB/s。
所以，尽管PCIe SSD相比HDD快20多倍，DDR 4却是它的十几倍。最好是能找到和DRAM一样速度，数据也不会掉电丢失的存储器。江湖上有这么多自称有才的大侠：
- 忆阻器：ReRAM；
- 铁电存储器：FeRAM；
- 磁阻RAM：MRAM；
- 相变存储器：PRAM，PCM；
- 导电桥接RAM：cbRAM，又称可编程金属元存储器PMC；
- SONOS RAM: Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon；
- 导电金属氧化物存储器：CMOx。
如下图，它们很多都采用了crossbar技术，其实就是wordline, bitline组成的存储栈，栈里面基础是存储单元和交换单元。
图说存储器历史
Intel声称3D XPoint比Flash更便宜，省电，速度快，不过这篇文章写的早，说的不一定对。SSDFans之前也介绍过，XPoint比NAND要贵，比DRAM便宜。
自从集成电路发明以来，存储器的江湖，总是有青年高手冒出来，身怀独门绝技，后来成了江湖大佬。今天咱们来回顾一下存储器的发展史:
3D XPoint == PCM?
这个图是Intel为了宣传自己的XPoint做的，其实现在还有前文中列的那么多存储器，比如Everspin和Freescale就合作推出了MRAM芯片，下图是各种新型存储器青年才俊的容量成长之路。可以看出，FeRAM和MRAM还比较弱，不可能突然牛掰起来。Intel已经说了不是RRAM。所以，做一个简单的排除法，我们大概知道了XPoint就是相变存储器PCM：PRAM。
Intel的好兄弟Micron一直以来在PCM上花了很多钱，2013年宣布实现了量产。Micron还把PRAM用到了诺基亚的Asha手机里面，1Gb的容量，写速度高达400MB/s。诺基亚手机的新东家微软说，Micron的PCM工艺还不够成熟，决定研发下一代PCM技术，降低功耗和成本，提高性能。所以，XPoint很可能就是PCM的下一代技术。
Intel的PCM大战略
2014年十一月，Intel悄悄滴发布了新处理器架构Skylake的指令集，便有有心人发现多了对持久性内存（掉点数据不丢失）的支持，暗示了有一种未来的新型存储器。
同时，有人发现Intel/Micron已经为NVM技术申请了不少相关专利。这些专利暗示XPoint是PCM/PRAM存储器的下一代产品。而且，Intel基本上未来会做三大布局：
- 未来的Xeon Phi处理器可能会和可持久保存的混一存储器封装在一起。
- 未来的GPU（或者On-Die-GPU，dGPU）也会自带持久性内存（和GPU封装在一起），缓存。
- PC和移动设备配备持久性存储芯片。
如下图，Intel打算把GPU封装在一起的DRAM替换为PCM。
当前顶级的GPU内存是NVIDIA的Titan Z，配了16GB DRAM内存，但是土豪Intel有了便宜的PCM，所以他专利里面打算在GPU配64GB内存，这样就能玩4K分辨率的游戏了！
Intel也推出了新的计算存储架构：DRAM下再跟一个PCM存储层，掉电后保持数据，保存固件等数据，可以快速启动。可能第三代Xeon Phi处理器Knights Hill就会应用这种技术。
总之，为了尽可能用好PCM技术，Intel申请了一大堆专利，把能想到的应用都想出来，真是用心良苦啊。Intel认为PCM一开始比NAND贵，但是迟早会降低成本，比NAND还便宜，所以靠NAND SSD吃饭的各位，等着有一天颤抖吧~~~
Micron的专利Crosspoint泄露了秘密
Intel的好队友Micron在有个专利里面提到了Crosspoint技术，如下图。听到Crosspoint，你是不是立马想起了X-Point？
你想的可能是对的，因为Intel/Micron还公布了XPoint的结构图，真的太像了。
真相大白
我们经过案情分析，推理出XPoint就是新一代的PCM存储器，又称相变存储器。那么，你肯定想知道这个PCM到底是个什么东东，本文就为你揭开PCM的神秘面纱。
固体物理课开讲
阿呆本科在南七技校读物理，碰巧学了固体物理，所以看到下面这些图有些似曾相识的感觉。希望你不要头大，因为学物理的已经头大了。
所谓的相变存储器，就是在原子级别发生了相变，利用这个来存储数据。就像是玻璃经过相变成了晶体。这个还是很好理解的，想想我们最常见的水，液体的时候形状不定，但是温度降低后，就发生相变，成为了固体——雪，雪就是晶体，有着稳定的晶体结构，如下图，左边是玻璃态，右边是晶体态，明显，晶体态更整齐。
半导体课开讲
物理原理讲完了，就开始电气原理了。不像DRAM里面有晶体管，PCM其实是一种微小的电阻作用，使得玻璃融化，相变为晶体。技术日新月异，现在人类已经能高效地控制这种物理作用了，曾经写需要几微秒，读几纳秒，现在，PCM已经能到到皮秒的量级了，就是纳秒的1000分之一，1秒的10-12。
谢谢唐僧，在他的群里看到这篇文章，决定翻译过来分享给大家。
引用
