更多3D Xpoint存储器细节曝光

英特尔与美光是在去年7月宣布定义了一种新记忆体架构3D XPoint，填补了DRAM与快闪记忆体之间的空隙，以更高的性能与较低的延迟，提供媲美NAND快闪记忆体的密度；Blalock 表示：“硫系(Chalcogenide)材料与Ovonyx公司开发的开关(switch)，是这种起源可回溯至1960年代的记忆体技术之神奇成分。”

Blalock 指出，XPoint记忆体可能还需要12~18个月才会进入量产，制作这种晶片就像3D NAND元件一样，仍面临数个挑战；两种晶片目前都在IM Flash的美国犹他州晶圆厂进行开发。“我们正在努力克服困难实现这两种新记忆体产品；”不过他也透露，XPoint记忆的样本就快要问世：“再给研发人员一点点时间去解决最后的小问题。”

新材料的一个缺点是可能会有交叉污染(cross contamination)的问题；Blalock表示，要避免这种威胁：“你需要增加许多的层叠沉积制程步骤，以及很多扩散(diffusion)与化学气相沉积(CVD)。”他确认了去年市场出现的猜测。

3D Xpoint使用了至少100种新材料，也引发了关于供应链的疑虑；对此Blalock指出：“有一些材料我们可能只有来自单一地点的单一供应商…很多客户会无法忍受这种程度的风险──他们想要有多供应来源与地点，以避免天灾威胁。”

Blalock表示，XPoint 与3D NAND的独特垂直设计架构，需要更多的机器执行制程步骤，会削减约15%的晶圆厂产出：“我们不曾见过有哪一种技术带来这种程度的产出率降低挑战。”额外的设备可能让资本支出与所需厂房空间，比先前的最新一代快闪记忆体增加3~5倍；此外，未来XPoint技术每一次演进也预期会需要比3D NAND更多的支出与厂房空间。

因此IM Flash正在催促设备制造商大幅提升系统生产力，为了保持晶圆厂产出速度平稳；湿式制程必须从第一代的在每26平方英尺厂房面积、每小时处理180片晶圆，在第三代大幅提升至在每20平方英尺厂房面积、每小时处理1,000片晶圆。

Blalock表示：“湿式制程设备表现非常好…但干式蚀刻并没有在生产力上有太多进步，以因应挑战；”他呼吁设备生产力提升需要由传统20~30%的幅度，大幅演进至两倍到三倍。


3D NAND 与XPoint 记忆体需要更高的成本与更大生产空间
（来源：IM Flash）

上述种种挑战可能会影响XPoint产品蓝图；Blalock预见3D NAND 会有一个简单的进程，从32层开始增加至48与64层，而XPoint一开始会是双层堆叠：“我们可以清楚看到它发展至四层堆叠，以及采用正确微影技术的设计微缩带来之些许好处…如果深紫外光微影(EUV)能跟着3D XPoint进展三个世代，会简单得多。”

在一个以非挥发性记忆体为基础的固态硬碟中，XPoint能提供每秒9万5,000 I/O运作、9微秒(microsecond)延迟的性能，而快闪记忆体则是每秒1万3,400 I/O、73微秒延迟；XPoint的高性能可望实现各种应用，包括执行巨量资料分析的伺服器、机器学习，以及高阶游戏机等。