美光的3D XPoint技术究竟进展如何了

2019-01-31 11:01:28 来源:EEFOCUS
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要点:
QuantX的首次亮相是在2016年的闪存峰会上,三年之后,美光最终将要在2019年底发布第一款基于3D XPoint技术的产品。
在合作了两代技术之后,英特尔和美光正在结束他们在3D XPoint上的合作关系。
虽然可能至少在2020年之前,3D XPoint都会让美光有赔无赚,但是,到2024年时,它将给美光带来约30亿美元的市场增长。


3D Xpoint介绍
3D XPoint是由英特尔和美光两大存储器芯片巨头共同开发的一种内存存储技术,旨在填补动态RAM(DRAM)和NAND闪存之间的存储市场空白。

 


该技术号称可以实现比NAND闪存快一千倍的存取速度,我在一些文章中看到,它被人们吹捧为“游戏规则的改变者”和“硅和晶体管的替代品”。 我也看到一些美光的投资者盛赞它是一项“国宝”级的发明,并声称它的价值可能超过一万亿美元。那么,在美光发布QuantX产品两年多之后,以及英特尔最近因其在3D XPoint合资企业中的存在而触发了看涨期权之后,3D XPoint现在究竟处于一个什么样的阶段呢?

 


3D XPoint的市场
美光的QuantX套件最终将于2019年年底推向市场,美光公司总裁兼首席执行官Sanjay Mehrotra认为,随着与英特尔合作关系的结束,美光的3D XPoint开发和商业化将有望加速:

“对IM Flash公司的收购将使得我们加速研发进展,并优化3D XPoint制造计划。位于犹他州的工厂可以向我们提供高度的制造灵活性,并培养了一大批高技能的人才,从而帮助推动3D XPoint的开发和创新,并实现我们最新的技术路线图。”

根据半导体行业资深顾问Mark Webb的预计,到2024年时,3D XPoint可能给英特尔和美光带来37亿美元业务,与2018年相比增加了大约30亿美元。

 


需要指出的是,在3D XPoint产品的整体收入中,DIMM产品的贡献率预计将超过三分之二。Optane DIMM使得3D XPoint成为DRAM器件的一种替代品,由于英特尔的CPU之前不支持它,方于最近才进入市场。根据IBM最近的研究,NVMe Optane驱动器可能成为缓存应用中DRAM的有效替代品 - 使用NAND或3D XPoint技术实现缓存,可以以更低的成本达到接近DRAM缓存的性能。


下一代3D XPoint
当第二代3D XPoint技术准备就绪后,美光终于计划推出属于自己独家的3D XPoint SSD。

第一代3D XPoint SSD在一个128Gb的裸片上实现了两个堆叠层,位单元采用20纳米制造工艺。目前来看,英特尔Optane能够提供的性能优势似乎微乎其微,三星不断地改进NAND技术,打造出的Z-SSD产品具有相当强大的竞争力。

NAND技术通过使用较小的工艺几何尺寸实现单元尺寸的缩减,并叠加多个层,增加每个单元内的位数,通过这些手段实现容量的增加。相比之下,3D XPoint也可以通过这三种手段增加产品容量:降低工艺尺寸、添加更多层、增加每个单元内的数据位数。

根据我之前读过的一些文章,短期内增加3D XPoint容量的唯一可行方法就是增加它的层数。而且,除非3D XPoint制造工艺的几何尺寸可以降低,否则将极大地限制它的密度增加的可能性。半导体行业资深分析师Jim Handy认为,3D XPoint器件的分层比NAND分层更为困难:

3D XPoint的层和NAND的层之间存在巨大差异。使用NAND技术时,您可以放下很多层(32层或48层,甚至是64层),然后执行单次光刻步骤,它通常可以把工艺放宽到40纳米。

3D XPoint器件需要采用更加先进同时也是成本更高的光刻图案化步骤,对于每一层中的数据位,目前能够使用的工艺尺寸为20纳米。这是因为在上下两层之间,你必须交叉排放,一层为南北方向,另一层就必须是东西方向。

这样处理,不仅会比使用3D NAND工艺增加了更多成本,而且使得整个工艺制造过程变得复杂,以至于有一些制造工艺专家怀疑,生产4层以上的3D XPoint芯片是否能够满足经济性要求。

由于3D XPoint的市场定位是填补DRAM和NAND之间的市场空白,这意味着它的售价必须比DRAM更便宜,才能取得市场渗透。美光和英特尔都需要亏本销售,直到3D XPoint市场规模扩大,站稳脚跟。同样是亏本赚吆喝,这艰难的第一步对英特尔来说更有意义。正如Hardy所解释的那样:

3D XPoint是英特尔平台战略的必要组成部分。如果没有Optane DIMM的支持,英特尔最昂贵的新Xeon服务器CPU将无法比公司更便宜/更旧的CPU表现更好 - 如果系统没有Optane,将会拉低处理器的性能表现。

每销售一颗Optane DIM产品,英特尔可能亏损10个美金,但是这可以帮助它销售售价高出50美元的CPU(以上这些数字完全是虚构的,只是为了把这笔账算得明白些)。虽然这也是一笔比较划算的买卖,但是这意味着即使强大蛮横如英特尔,也必须通过亏本销售3D XPoint才能推广它。而美光销售的Quantx,必须等到它的成本降到低于DRAM成本的程度才能赚到钱。

这就解释了为什么美光一直迟迟不推出其QuantX产品。现在最大的问题是:下一代产品的竞争力能够增加多少?

英特尔和美光之所以在合作推出了两代3D XPoint技术之后就分道扬镳,主要的原因之一就是这两家公司对该技术的未来发展路径存在不同的看法。英特尔计划继续开发主要用于Optane驱动器的3D XPoint,而美光则专注于嵌入式解决方案。 美光公司在2019财年第一个季度中,嵌入式业务部门的收入同比增长了12%,环比增长了1%,达到9.33亿美元,其汽车和工业业务营收也创下历史新高。

尽管最终和美光闹掰了,而且Optane销售进展缓慢,英特尔仍然对继续开发3D XPoint非常感兴趣。此外,这项技术开发还将给新墨西哥州带来超过100名的就业机会。


结论
英特尔和美光将在2019年第二季度或第三季度完成第二代3D XPoint技术的开发,然后他们将分道扬镳,各走各路。美光计划在2019年年底推出以QuantX品牌为基础的3D XPoint产品,这意味着它们可能是基于第二代技术的产品。

总体上来看,这两家公司对各自的存储业务赋予了不同的优先级,所以我认为,它们的分手是有道理的。同样有道理的是,美光一直不愿意向市场上推出第一代3D XPoint产品,是因为只有财大气粗的英特尔才能扛得住亏本出售它们。与DRAM相比,美光需要等待这项技术具有成本竞争力才能有利可图,而这在3D XPoint产品扩大市场规模之前很难实现。虽然在未来两年内,3D XPoint会让美光面临亏损(特别是考虑到DRAM价格跌跌不休的情况),这项技术的未来似乎也是很光明的,在未来六年内,3D XPoint的年度总销售额将增加大约30亿美元。

 

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