二、内存和硬盘的区别
在介绍3D XPoint之前，我们首先要了解一下易失性存储器和非易失性存储器的概念，易失性存储器(Random Access Memory，RAM)：电源开启时资料存在，电源关闭则资料立刻流失，例如：SRAM、DRAM、SDRAM、DDR-SDRAM 等；非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)：电源开启时资料存在，电源关闭资料仍然可以保留，例如：ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM、FRAM、MRAM、RRAM、PCRAM等。
我们常说的内存和硬盘，则分别是易失性存储器和非易失性存储器中典型的代表，二者之间的区别主要体现在断电后数据的处理上，在把电源关闭后，内存中的数据通常不会保留，而对于硬盘而言，即便是关掉电源，硬盘中的数据也不会消失。
但比起处理器的信息吞吐能力，硬盘的速度可以说不值一提，如果处理器运算所需要的数据如果直接从硬盘中获取，时间显然会比较久。而内存作为二者之间的桥梁，比CPU直接去抓硬盘数据快很多。如果CPU是火箭的话，那么缓存就像是飞机，内存是火车，硬盘则像是轮船。不过，内存虽然处理数据的速度比硬盘快，但断电之后数据会消失，而且价格也比硬盘贵，这使得人们不得不寻求一种更加合理的解决方案。
不同存储器之间的性能差异
三、DRAM、NAND、3D XPoint
在上文中提到，DRAM（内存）和NAND（硬盘）是比较常见的存储器技术，尽管二者已经诞生了几十年，但DRAM和NAND的基础性物理运作机制并没有发生太多改变，在技术层面都存在着一定局限。
● DRAM
DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即动态随机存取存储器，是最为常见的系统内存。由于DRAM只能将数据保持很短的时间，因此为了保持数据，DRAM所使用的电容存储必须隔一段时间刷新一次。DRAM通过MOS管的栅电容上的电荷来存储信息，一旦掉电信息会全部的丢失，由于栅极会漏电，所以每隔一定的时间就需要一个刷新机构给这些栅电容补充电荷，并且每读出一次数据之后也需要补充电荷，这也是其被称为动态随机存储器的主要原因。
DRAM的特点是延迟低、寿命长。但核心问题是易失性，需要不停的供电，断电存储数据就会消失。
DRAM
● NAND
NAND(NAND Flash Memory)是一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据。随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品，NAND也在向着降低每比特存储成本、提高存储容量的目标发展。NAND主要是利用浮置栅极上的电容存储电荷来保存信息，因为浮置栅不会漏电，所以断电后信息仍然可以保存。另外，它的结构相对简单，集成度较高，所以容量可以很大。
从寿命上来说，NAND是有平均读写次数的寿命的，即使是SLC NAND颗粒，其寿命也远远不及DRAM；同时受制于存储原理，NAND的延迟较高。
NAND
● 再谈3D XPoint
我们在文章开始就说过，3D XPoint™是一种非易失性存储技术，它将原本平面化的NAND闪存结构变成了立体结构。在立体结构中，存储容量将不再单纯受芯片平面面积大小的影响，同样的芯片面积上可以容纳更大的数据吞吐量。同时，与NAND相比，3D XPoint拥有更加出色的性能和耐久，价格方面也处在DRAM和NAND之间。
另一方面，在生产工艺一定的前提下，单位面积里容纳的存储空间总是有限的，3D XPoint™通过立体闪存堆叠技术，让在单位空间内可以容纳下更大容量的存储空间。如果说每一个单位的NAND闪存就是一栋平房，那么3D XPoint可以说是直接在地基上建造的摩天大楼。
3D存储结构
除了立体化的存储结构，3D XPoint在立体化空间里排布也有所不同，它由选择器与内存单元共同构成，数据存储在交叉叠起的字线和位线之间，在字线与位线之间提供特定电压会激活单一选择器，使存储单元进行写入或者读取。当数据需要读取时，字线和位线可以检测某个存储单位的电阻值，根据其电阻值来反馈数据存储情况。
交叉阵列结构
同时，3D XPoint™是一项以电阻为基础的存储技术成果，其通过改变单元电阻水平来区分0与1。这与NAND通过以浮置栅极是否带电来表示1或0是极为不同的。同时，NAND由block(块)构成，block的基本单元是page(页)，NAND的page进行一次编程才能存储1bit数据，而且擦除操作要在block层级进行操作；而在3D XPoint中，基础访问单位是bit，数据以bit的形式存储在Memory Cell中，一个Memory Cell可存储1bit数据，这样操作更加简单，搭配合理高效的选择器（Selector），可以带来更高的性能和更低的功耗水平。
Memory Cell和Selector
3D XPoint工作原理
3D XPoint™可以说是自NAND推出以来最具突破性的一项存储技术，也被看作是存储产业的一个颠覆者。3D XPoint拥有与NAND类似的容量以及接近DRAM的性能。与NAND相比，3D XPoint的速度更快，是NAND的1000倍左右，同时拥有更加持久的使用寿命；与DRAM相比，3D XPoint的成本只有DRAM的一半，存储密度却是传统存储的10倍；正是得益于这些优势，该技术可以广泛应用在游戏、媒体、金融等领域，未来具有广阔的应用前景。
3D XPoint™
3D XPoint™
