Optane内存与普通内存和闪存有什么区别？

五十多年前，英特尔开始生产内存. 在内存的毛利率严重下降之后，他转而从事CPU设计和制造，开创了五十年的传奇. 历史常常轮回，就像将CPU从令人厌恶的胶粘到真正的芬芳一样，英特尔借助3D XPoint技术重返存储领域，并将其视为未来发展的关键方向. 在哀叹“长期存在”之前，如果仔细研究这些“相同”的细节，我们会发现技术创新使这种记忆与该记忆大不相同.

在上一篇文章中，我们简要介绍了以内存模块形式出现的Optane内存所依赖的LRDIMM技术: Optane内存预热: 什么是RDIMM和LRDIMM？

Optane内存模块与普通的LRDIMM看起来没有太大不同:

但是Optane的基础技术3D XPoint看起来非常令人兴奋:

如果它是DRAM和闪存的子代，那么它确实融合了两者的优点. 它具有基于字节的快速基于字节的访问；它还具有闪存的杀手级功能: 大型，非易失性（断电时内容不会消失）. 它可以对DRAM说: “比您大，比您的内存好！”，转身对闪存说: “比您更快，比您聪明！”各种1000倍的改进都只是使人们蒙蔽，这是怎么回事？让我们比较一下当今三种实现方法之间的差异，并讨论为什么3D XPoint如此强大. 下一篇文章介绍特定的软件和硬件堆栈以及测量数据.

传统内存DRAM的原理

每个存储DRAM单元可以看作是晶体管和电容器的组合:

电容器负责存储. 过度充电时为1，未过度充电时为0. 存储器就是这样存储数据的. 晶体管是用于选择电容器的开关. 选择字线，晶体管导通，电容器通过位线导通，可以读取0和1. 正是因为内存的每个单元都如此简单，以至于可以如此地组织它以形成低成本和高密度的内存颗粒.

DRAM芯片中的存储区

尽管DRAM与SRAM相比既简单又便宜，但每个单元仍需要大量的晶体管和电容器. 两者的异质性和电容器的特性使其难以显着增长. 实际上，其容量增长远远落后于摩尔定律. 但是它可以至少一次以64B的粒度随机读取数据，因为64B是同时到达的，因此我们可以按位随机访问数据，并以100ns的速度非常快地访问数据.

NAND闪存的原理

它的基本原理自1980年代以来就没有改变. 其组成与MOSFET非常相似:

它包括: 源极，漏极，浮栅和控制栅. 与场效应管的单栅极结构相比，闪存具有双栅极结构. 浮栅由夹在二氧化硅材料（绝缘体）之间的氮化物组成.

我在本文中详细介绍了其原理: 如果手机闪存和固态硬盘被过多擦除，为什么会损坏它们？

从本质上讲，它在浮置栅极中捕获了一些电子（Trap），从而改变了源极和栅极的连续性，以区分0和1状态（TLC）. 这种“秘密房间的监禁”使其不易动摇. MOSFET管的简单性使其可以推广，甚至可以在3D方向上发展. 但是缺点也很明显: 源和门的连续性测试需要很长时间；浮栅的隧道效应使每个单元的寿命缩短. 必须在写入之前将其擦除，并且只能逐块擦除. 在写Write时按Page，这样它的性能就远不及DRAM，差4个数量级（10,000倍）.

3D XPoint原理

DRAM和NAND本质上是在考虑电子学，要么将电子充电到电容器中要么捕获一些电子. 毕竟，它是一种电子设备，它应有的价值. 但是3D XPoint采取了不同的方法，让我们先观看视频:

如果您不懂英语，也没关系，该视频只是对原理的粗略介绍. 当然，我们对此不满意. 让我们一起仔细看看:

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