新聞焦點

• 英特爾與美光科技開始生產新類別非揮發性記憶體，開創過去25年來第一個新記憶體類別。

• 全新3D XPoint™技術將非揮發性記憶體的速度提升到NAND的1,000倍，NAND乃現今市面上最受歡迎的非揮發性記憶體。

• 兩家公司發明獨特的複合材料與十字交叉架構，讓新記憶體技術的密度比傳統記憶體高10倍。

• 新技術開啟各種應用的創新大門，範圍涵蓋機器學習、即時追蹤疾病、以及超擬真的8K遊戲。



英特爾與美光科技今日發表3D XPoint™技術，這種非揮發性記憶體擁有十足潛力，能徹底改造任何裝置、應用、服務，讓它們能快速存取大量的資料。現已開始量產的3D XPoint技術不僅是記憶體製程科技的重大突破，更是自1989年NAND快閃晶片推出以來第一個新記憶體類別。

連網裝置與數位服務的爆炸性成長，產生極其可觀的新數據。要讓這些資料發揮功用，系統必須非常快速地儲存與分析資料，對服務供應商與系統廠商而言產生許多挑戰，在設計記憶體與儲存解決方案時必須在成本、功耗、以及效能等因素之間取得最佳的平衡點。3D XPoint技術結合了現今市場上所有記憶體技術在效能、密度、功耗、非揮發性、以及成本等方面的優點。3D XPoint技術的速度比NAND高1,000倍，耐用度註三也提升了1,000倍，密度也比傳統記憶體高出10倍。

英特爾資深副總裁暨非揮發性記憶體解決方案事業群總經理Rob Crooke表示：「數十年來業界尋找各種方法，努力降低處理器與資料之間的延遲，藉以加快分析的速度。這種新類別非揮發性記憶體可以達成此目標，為記憶體與儲存解決方案帶來顛覆性的效能。」

美光科技總裁Mark Adams表示：「現代運算其中一項最艱鉅的障礙就是處理器存取放在長期儲存媒體內資料所耗費的時間。這種新類別非揮發性記憶體是一項革命性的技術，不僅使系統能快速存取數量龐大的資料集，還能讓各界開發出許多嶄新的應用。」

數位世界以飛快的速度持續成長 – 全世界在2013年創造出4.4 zettabytes的資料，到了2020註四年預估將增加到44 zettabytes – 3D XPoint技術能在數奈秒內將龐大的數據轉化成有用的資訊。例如，零售商可運用3D XPoint技術更迅速地辨識金融交易的詐騙模式；醫療研究人員能即時處理與分析龐大的資料集，讓基因分析與疾病監控等複雜作業加速進行。

3D XPoint技術的各種效能優勢還能提升對桌上型電腦的體驗，消費者能在社群媒體上更快互動與合作，或享受更逼真震撼的遊戲體驗。此技術的非揮發特性亦為各種低延遲儲存應用帶來更多的選擇，因為當裝置電源關閉後，資料並不會就此消失。

新製程步驟與架構造就突破性記憶體技術

經過十多年的研究與開發，從零開始設計的3D XPoint技術以實惠的成本滿足各界對非揮發性、高效能、高耐用性、以及高容量儲存與記憶體的需求。它開啟一種全新類別的非揮發性記憶體，不僅大幅降低延遲，還讓更多資料能存放在緊鄰處理器的地方，並以過去非揮發性儲存產品不可能達到的速度來存取資料。

不含電晶體的創新交叉點結構，組成一種三維棋盤架構，每個記憶體儲存單元位在字組線(word line)與位元線(bit line)的交叉點上，系統能單獨存取每個儲存單元。因此系統能以小單位讀取與寫入資料，讀寫程序變得更快且更有效率。

3D XPoint技術的更多細節包括：

• 交叉點陣列結構 – 垂直導體連結1280億個高密度配置的記憶體儲存單元。每個儲存單元存放一個位元的資料。如此緊湊的結構，造就出高效能與高密度的位元儲存空間。

• 可堆疊 – 除了緊湊的交叉陣列結構外，記憶體儲存單元還會堆疊成好幾層。初期的技術每個晶粒能儲存128Gb，並有堆疊成兩層的記憶體元件；未來世代的技術將提高記憶體元件層的數量，再加上傳統顯影電路的微縮化，將能進一步提升系統容量。

• 選擇器(Selector) – 系統會藉由改變傳送到每個選擇器的電壓，對記憶體儲存單元進行存取與讀寫資料的動作。這樣的設計省略掉對電晶體的需求，能提高容量並降低成本。

• 快速切換儲存單元 – 微型化的儲存單元，加上快速切換的選擇器、低延遲交叉結構陣列、以及快速寫入演算法，讓儲存單元能更快切換運作狀態，速度超越現今各種非揮發性記憶體技術。

3D XPoint技術將於今年稍後為特定客戶開始送樣，英特爾與美光科技正著手開發內含3D XPoint技術的個別產品。

儲存與記憶體101
儲存與記憶體關鍵詞彙解說

　　儲存裝置與記憶體是所有運算平台的核心 – 從桌上型電腦一路涵蓋到資料中心與超級電腦。這些元件本身的效能以及整體搭配的組合，都會對系統效能產生極大影響。現今各行各業皆面臨爆炸性的資料成長，因此瞭解這兩個領域變得至關重要。和最先進的科技一樣，儲存與記憶體也有許多特有的詞彙與專屬名詞。以下簡單介紹儲存與記憶體的關鍵詞彙：

快取(cache)是暫時存放資料的地方。讀取快取所存放的是事先預測應用程式稍後可能會要求讀取的資料；而寫入快取則是暫時保存資料直到資料寫入到其他地方為止。

連接器(connector)為連結儲存裝置與電腦的實體電子介面。它提供傳輸管道，用來連結儲存裝置與另一端負責傳輸與讀取資料的控制器或處理器。常見的連接器種類包括PCIe、SAS 、以及SATA。

每IOP成本(cost per IOP)用來比較儲存裝置與記憶體的總持有成本，是指裝置的成本除以裝置的IOPS。這個數字越小代表越好。

動態隨機存取記憶體(DRAM)是運用在各種電腦系統的高效能揮發性記憶體技術。

硬碟機(HDD)的儲存解決方案是運用類似唱片的旋轉金屬碟盤來儲存資料。硬碟的磁臂在碟盤上往返移動，透過磁臂上的磁頭進行讀取資料，以及藉由改變碟盤上微小儲存空間的磁性狀態完成寫入資料的程序。由於硬碟機本身屬於機械結構，以致其效能有一定的侷限。

主機匯流排配接器 (HBA)是SAS與SATA應用中處理器與儲存裝置之間的邏輯介面，讓兩端能進行通訊。SAS與SATA必須要有HBA才能傳輸資料，而PCIe則能直接和處理器連結。

輸入/輸出 (I/O)是電腦系統主記憶體與儲存裝置或其他連結裝置(像是印表機)之間的互動程序。I/O包含了從儲存裝置讀取資料，或是將資料寫入到儲存裝置或其他位置。

每秒輸入/輸出(IOPS) 此效能單位用來衡量每部裝置每秒完成隨機讀取與寫入作業的次數。IOPS數值越大代表隨機讀寫效能越高。一般硬碟的IOPS為數百，而一般固態硬碟(SSD)的IOPS則是數萬到數十萬。

延遲(latency)這項效能指標是指從接到指令後到執行作業完畢之間的時間，例如裝置從收到指令後完成讀取或寫入作業所耗費的時間。延遲的單位通常為毫秒或微秒。延遲越低代表效能越好。

記憶體(隨機存取記憶體或RAM)用來作為運算平台的暫時作業空間。使用中的資料會存放在RAM，方便讓處理器快速存取。現今的記憶體–SRAM與DRAM–屬於揮發性，意謂只有在開啟電源時才能保存資料。

NAND 快閃記憶體(NAND flash)是使用於儲存裝置，也是最熱門的非揮發性可抹寫記憶體晶片，具備耐用、成本效益、以及密度的優勢，廣泛運用在固態硬碟、USB隨身碟、記憶卡等各種產品。NAND由於讀取與抹寫的速度極快故稱為快閃晶片(flash)。

次世代NVM泛指各種未來可能成功崛起或在儲存產品中取代NAND的非揮發性記憶體(Non-Volatile Memory，NVM)技術。

非揮發性記憶體 (NVM)不同於SRAM或DRAM一旦電源關掉或斷電時資料就會消失。NVM運用在平板、筆記型電腦、可攜式播放裝置、伺服器以及其他眾多產品。非揮發性記憶體晶片用來作為儲存媒體，而揮發性記憶體晶片則作為短期暫存的記憶體。

Non-Volatile Memory Express (NVMe)為從頭開始針對固態硬碟規劃的協定，讓固態硬碟與處理器之間能透過PCIe介面簡單、有效率且高速地移動資料。

NVM控制器為放置於處理器與非揮發性記憶體之間的矽晶片，它負責管理固態硬碟的所有功能–包括寫入的資料、裝置的耐用性、確保所有位置平均抹寫、裝置如何管理儲存/偵測與校正錯誤 – 以及與電腦的處理器進行通訊。

硬碟內建記憶體(on-drive memory)作為快取之用，存放準備要寫入或讀取的資料，避免出現傳輸瓶頸。一般通稱為硬機快取。

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) 是處理器與包括PCIe固態硬碟、網路卡、以及繪圖卡等硬體裝置之間的互連介面。PCIe是現今最快的連結介面。PCIe介面的裝置包含多種形態：
• 附外接介面的擴充卡(add-in)或無外接介面的插卡(edge card)，其尺寸較大，適用在工作站與伺服器，容量也比較大。
• M.2是體積最小的產品規格，適合用在行動與嵌入式產品、筆記型電腦、以及2 in 1 (二合一裝置)。
• U.2先前名為SFF-8639，用在2.5吋固態硬碟，用來將裝置模擬成舊型硬碟機。

功耗為用來衡量裝置運作所需電力的效能指標，單位為瓦特。不同的功耗狀況讓系統在閒置或休眠時裝置能減少耗電量。

協定(protocol)是處理器與裝置進行通訊所採用的語言。硬碟機通常採用名為進階主機控制器介面(Advanced Host Controller Interface，AHCI)的協定。當前許多固態硬碟亦採用AHCI，但新一代的機種則採用NVMe。NVMe讓固態硬碟充分發揮其效能潛力，因為其複雜度遠低於AHCI、SAS、或SATA等協定所採用的語言。

SAS (Serial Attached Small Computer System Interface)為用在固態硬碟與傳統硬碟的介面標準。SAS通常運用在資料中心的各種應用，建立速度超越SATA介面的連結管道。

SATA (Serial Advanced Technology Attachment)是採用循序式連結架構，針對傳統硬碟開發的儲存裝置介面。一些固態硬碟採也採用SATA，方便使用者從傳統硬碟轉換到固態硬碟，但因使用裝置的模式導致固態硬碟的效能會受到限制。

固態硬碟(SSD)採用非揮發性記憶體晶片來儲存資料，廣泛運用在個人電腦、伺服器、相機、可攜式播放裝置、以及智慧型手機。固態硬碟由於內部沒有會移動的機械零件，因此能以極高的速度儲存與檢索資料。現今市面上有尺寸規格與容量差異極大的各類固態硬碟機種。

儲存是讓檔案與程式等資料在被變更或刪除前，得以長時間保存的存放空間。儲存屬於非揮發性，意指當電腦關閉電源時資料仍然會繼續保存。

儲存媒體指的是檔案與程式保存在特定媒體(像是磁性或快閃晶片)中。以硬碟來說，資料是儲存在旋轉碟盤上的磁性物質上；固態硬碟方面，儲存媒體則是電路板上不同尺寸與容量的晶片。

吞吐量(throughput)是用來衡量裝置在每秒百萬位元組(MB/s)內讀取或寫入資料數量的效能指標。量測吞吐量時，通常會連續執行多筆資料作業負載。

揮發性記憶體(volatile memory)是僅能在通電時保存資料的記憶體(SRAM與DRAM)。

2D NAND亦稱為平面NAND，將NAND記憶體儲存單元配置在二維的平面上，類似郊外社區的平房。

3D NAND是擁有3D立體結構的NAND記憶體，類似都會區的公寓建築。3D NAND將記憶體儲存單元往垂直方向堆疊，解決了平面式NAND的密度問題。它能在相同的晶片空間內增加資料儲存容量，讓NAND繼續朝未來技術世代邁進。

Intel及Intel標誌為Intel Corporation在美國和其他國家附屬公司的商標或註冊商標。

儲存與記憶體101 關鍵詞彙解說

　　儲存裝置與記憶體是所有運算平台的核心 – 從桌上型電腦一路涵蓋到資料中心與超級電腦。這些元件本身的效能以及整體搭配的組合，都會對系統效能產生極大影響。現今各行各業皆面臨爆炸性的資料成長，因此瞭解這兩個領域變得至關重要。和最先進的科技一樣，儲存與記憶體也有許多特有的詞彙與專屬名詞。以下簡單介紹儲存與記憶體的關鍵詞彙：

快取(cache)是暫時存放資料的地方。讀取快取所存放的是事先預測應用程式稍後可能會要求讀取的資料；而寫入快取則是暫時保存資料直到資料寫入到其他地方為止。

連接器(connector)為連結儲存裝置與電腦的實體電子介面。它提供傳輸管道，用來連結儲存裝置與另一端負責傳輸與讀取資料的控制器或處理器。常見的連接器種類包括PCIe、SAS 、以及SATA。

每IOP成本(cost per IOP)用來比較儲存裝置與記憶體的總持有成本，是指裝置的成本除以裝置的IOPS。這個數字越小代表越好。

動態隨機存取記憶體(DRAM)是運用在各種電腦系統的高效能揮發性記憶體技術。

硬碟機(HDD)的儲存解決方案是運用類似唱片的旋轉金屬碟盤來儲存資料。硬碟的磁臂在碟盤上往返移動，透過磁臂上的磁頭進行讀取資料，以及藉由改變碟盤上微小儲存空間的磁性狀態完成寫入資料的程序。由於硬碟機本身屬於機械結構，以致其效能有一定的侷限。

主機匯流排配接器 (HBA)是SAS與SATA應用中處理器與儲存裝置之間的邏輯介面，讓兩端能進行通訊。SAS與SATA必須要有HBA才能傳輸資料，而PCIe則能直接和處理器連結。

輸入/輸出 (I/O)是電腦系統主記憶體與儲存裝置或其他連結裝置(像是印表機)之間的互動程序。I/O包含了從儲存裝置讀取資料，或是將資料寫入到儲存裝置或其他位置。

每秒輸入/輸出(IOPS) 此效能單位用來衡量每部裝置每秒完成隨機讀取與寫入作業的次數。IOPS數值越大代表隨機讀寫效能越高。一般硬碟的IOPS為數百，而一般固態硬碟(SSD)的IOPS則是數萬到數十萬。

延遲(latency)這項效能指標是指從接到指令後到執行作業完畢之間的時間，例如裝置從收到指令後完成讀取或寫入作業所耗費的時間。延遲的單位通常為毫秒或微秒。延遲越低代表效能越好。

記憶體(隨機存取記憶體或RAM)用來作為運算平台的暫時作業空間。使用中的資料會存放在RAM，方便讓處理器快速存取。現今的記憶體–SRAM與DRAM–屬於揮發性，意謂只有在開啟電源時才能保存資料。

NAND 快閃記憶體(NAND flash)是使用於儲存裝置，也是最熱門的非揮發性可抹寫記憶體晶片，具備耐用、成本效益、以及密度的優勢，廣泛運用在固態硬碟、USB隨身碟、記憶卡等各種產品。NAND由於讀取與抹寫的速度極快故稱為快閃晶片(flash)。

次世代NVM泛指各種未來可能成功崛起或在儲存產品中取代NAND的非揮發性記憶體(Non-Volatile Memory，NVM)技術。

非揮發性記憶體 (NVM)不同於SRAM或DRAM一旦電源關掉或斷電時資料就會消失。NVM運用在平板、筆記型電腦、可攜式播放裝置、伺服器以及其他眾多產品。非揮發性記憶體晶片用來作為儲存媒體，而揮發性記憶體晶片則作為短期暫存的記憶體。

Non-Volatile Memory Express (NVMe)為從頭開始針對固態硬碟規劃的協定，讓固態硬碟與處理器之間能透過PCIe介面簡單、有效率且高速地移動資料。

NVM控制器為放置於處理器與非揮發性記憶體之間的矽晶片，它負責管理固態硬碟的所有功能–包括寫入的資料、裝置的耐用性、確保所有位置平均抹寫、裝置如何管理儲存/偵測與校正錯誤 – 以及與電腦的處理器進行通訊。

硬碟內建記憶體(on-drive memory)作為快取之用，存放準備要寫入或讀取的資料，避免出現傳輸瓶頸。一般通稱為硬機快取。

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) 是處理器與包括PCIe固態硬碟、網路卡、以及繪圖卡等硬體裝置之間的互連介面。PCIe是現今最快的連結介面。PCIe介面的裝置包含多種形態：

• 附外接介面的擴充卡(add-in)或無外接介面的插卡(edge card)，其尺寸較大，適用在工作站與伺服器，容量也比較大。

• M.2是體積最小的產品規格，適合用在行動與嵌入式產品、筆記型電腦、以及2 in 1 (二合一裝置)。

• U.2先前名為SFF-8639，用在2.5吋固態硬碟，用來將裝置模擬成舊型硬碟機。

功耗為用來衡量裝置運作所需電力的效能指標，單位為瓦特。不同的功耗狀況讓系統在閒置或休眠時裝置能減少耗電量。

協定(protocol)是處理器與裝置進行通訊所採用的語言。硬碟機通常採用名為進階主機控制器介面(Advanced Host Controller Interface，AHCI)的協定。當前許多固態硬碟亦採用AHCI，但新一代的機種則採用NVMe。NVMe讓固態硬碟充分發揮其效能潛力，因為其複雜度遠低於AHCI、SAS、或SATA等協定所採用的語言。

SAS (Serial Attached Small Computer System Interface)為用在固態硬碟與傳統硬碟的介面標準。SAS通常運用在資料中心的各種應用，建立速度超越SATA介面的連結管道。

SATA (Serial Advanced Technology Attachment)是採用循序式連結架構，針對傳統硬碟開發的儲存裝置介面。一些固態硬碟採也採用SATA，方便使用者從傳統硬碟轉換到固態硬碟，但因使用裝置的模式導致固態硬碟的效能會受到限制。

固態硬碟(SSD)採用非揮發性記憶體晶片來儲存資料，廣泛運用在個人電腦、伺服器、相機、可攜式播放裝置、以及智慧型手機。固態硬碟由於內部沒有會移動的機械零件，因此能以極高的速度儲存與檢索資料。現今市面上有尺寸規格與容量差異極大的各類固態硬碟機種。

儲存是讓檔案與程式等資料在被變更或刪除前，得以長時間保存的存放空間。儲存屬於非揮發性，意指當電腦關閉電源時資料仍然會繼續保存。

儲存媒體指的是檔案與程式保存在特定媒體(像是磁性或快閃晶片)中。以硬碟來說，資料是儲存在旋轉碟盤上的磁性物質上；固態硬碟方面，儲存媒體則是電路板上不同尺寸與容量的晶片。

吞吐量(throughput)是用來衡量裝置在每秒百萬位元組(MB/s)內讀取或寫入資料數量的效能指標。量測吞吐量時，通常會連續執行多筆資料作業負載。

揮發性記憶體(volatile memory)是僅能在通電時保存資料的記憶體(SRAM與DRAM)。

2D NAND亦稱為平面NAND，將NAND記憶體儲存單元配置在二維的平面上，類似郊外社區的平房。

3D NAND是擁有3D立體結構的NAND記憶體，類似都會區的公寓建築。3D NAND將記憶體儲存單元往垂直方向堆疊，解決了平面式NAND的密度問題。它能在相同的晶片空間內增加資料儲存容量，讓NAND繼續朝未來技術世代邁進。

Intel及Intel標誌為Intel Corporation在美國和其他國家附屬公司的商標或註冊商標。

趣味資訊：3D XPoint™技術到底有多快多耐用?
　　現今科技，特別是記憶體技術的各種速度與規格讓一般人難以掌握。3D XPoint技術將為高效能應用帶來許多潛在優勢。以下特別以生活事件為例，協助大家具體了解這些優勢。

3D XPoint 技術的效能

• 3D XPoint技術的速度是NAND的1,000倍

• 美國民眾每天平均通勤時間從25分鐘縮短為1.5秒

• 從舊金山到北京的飛行時間，可從目前的12小時縮短為43秒。

• 耗時200年建造的中國長城，只須73天就能建好。

• 硬碟(HDD，Hard Disk Drive)延遲以毫秒(milliseconds)計算，NAND延遲以微秒(microseconds)計算，而3D XPoint技術的延遲則是以奈秒(nanoseconds)(十億分之一秒)計算。

• HDD在籃球場長度衝刺所需的時間，NAND能跑完一趟馬拉松，而3D XPoint技術幾乎可繞地球一圈。

• 若把電腦存儲比喻為旅行：

• HDD能在四天內以汽車載人從紐約開到洛杉磯(2,500英哩) 。

• 固態硬碟(SSD，Solid-State Drive)能在相同的時間內送你到月球(24萬英哩) 。

• 3D XPoint技術則能在相同時間內讓你從地球往返火星一趟(2.8億英哩) 。

3D XPoint 技術的耐用度

• 3D XPoint 技術的耐用度是NAND的1,000倍。

• 若把3D XPoint技術比喻成汽車引擎機油，那麼更換機油的次數就會大幅減少，每行駛300萬英哩才須換機油，即沿著赤道駕車繞地球120圈，或是將近繞太陽表面一圈。

• 若汽車每公升的燃油行駛里程提高1,000倍，那麼駕駛者的車子平均每開25年才須加油一次。

• 一顆消費級(consumer-grade)固態硬碟每天寫入40 gigabytes的資料註四，足以持續五年每天寫入8.6部大英百科全書(Encyclopedia Britannica)註五或1萬個MP3檔案。

• 一顆耐用度提高1,000倍的SSD，每天能把整座美國國會圖書館(the U.S. Library of Congress)的紙本資料(20TB註七)寫入兩遍，五年後，累計寫入資料總量等於14.6億個標準型四層檔案櫃，而每個檔案櫃裝有73 petabyte的文字資料。