未來十年，存儲市場仍將(jiāng)繼續追求存儲的密度、速度和需求的平衡點。盡管各個廠家的技術側重點不盡相同，但铠俠（原東芝存儲器）對(duì) 3D XPoint 之類的堆疊類存儲方案的前景并不看好(hǎo)。在今年的國(guó)際電子設備會議（IEDM）上，該公司宣布了 BiCS 閃存系列和即將(jiāng)推出的 XL-Flash 技術，并且附上了一份展現未來願景的幻燈片。
動态随機存儲器（DRAM）、閃存（Flash）和“存儲級内存”（SCM），是當前市面(miàn)上的三大發(fā)展方向(xiàng)，铠俠也對(duì)英特爾和美光的 3D XPoint 長(cháng)期願景進(jìn)行了展望。
過(guò)去幾十年，閃存的浮栅和電荷陷阱技術，已經(jīng)曆多次變化。新開(kāi)發(fā)的存儲器，其狀态取決于單元中介質的電阻或自旋，而不是電壓。
傳統上很容易將(jiāng)每個單元視作不同值的“0”或“1”。但随着材料類型的發(fā)展，每個單元已能(néng)夠容納更多的狀态（SLC、MLC、TLC、QLC 等）。
此舉能(néng)夠輕松獲得倍增的容量，但也對(duì)檢測電路的精準度提出了更高的要求，通常可增加單元大小、或降低總體密度來實現。
铠俠當前的 BiCS 閃存技術，依賴于在塔中堆疊多層浮栅單元，然後(hòu)在 xy 方向(xiàng)重複該設計以增加容量。目前，該公司已大量推出 TLC 和 QLC 産品，并希望打造面(miàn)向(xiàng)特殊應用的每單元 5 比特位産品。
BiCs 系列産品的設計層數也在不斷增加，從 32 層增加到 48 層，再到 64 層和 96 層，預計將(jiāng)來會增加 128 層以上。與其它方法相比，層數的添加，還(hái)是相對(duì)更加容易的。
此外，铠俠還(hái)在開(kāi)發(fā)一種(zhǒng)名叫(jiào) XL-Flash 的新型閃存。傳統閃存以“頁面(miàn)”和“塊”的方式工作，而存儲類内存以“比特位”的方式工作。
這(zhè)意味着，盡管 DRAM 可訪問每個比特位并對(duì)其進(jìn)行修改，但在閃存中，這(zhè)意味着任何寫操作都(dōu)需要一次寫入整個頁面(miàn)，寫入的損耗也成(chéng)倍更大。
3D 堆疊式存儲單元的工作方式與閃存有所不同，以 3D XPoint 爲例，其使用相變材料來改變存儲單元的電阻，并可以通過(guò)電子選擇器開(kāi)關進(jìn)行訪問。
通過(guò)交替改變字線和位線的方向(xiàng)來構建存儲器，以保留 SCM 的比特位可尋址特性。如需堆疊更多的層數，也隻需添加額外的字線和位線，以及其間的單元。
即便如此，铠俠仍不看好(hǎo) 3D XPoint 的前景。首先是相對(duì)于層數的每比特位成(chéng)本，層數的增加會帶來更高的複雜性，控制電路會損失一部分面(miàn)積，産能(néng)損失的影響也更大。
相比之下，3D NAND 技術要成(chéng)熟得多，市面(miàn)上已大量上市 90 多層的産品，且無人否認層數堆疊是一種(zhǒng)行之有效的方法，因其面(miàn)積上的損失幾乎爲零、産量的損失也極低。
在制造過(guò)程中，3D NAND 的某些蝕刻和填充步驟，可一次覆蓋很多層。相比之下，3D 堆疊 SCM 技術，仍未充分擴展到單層設備之外的市場。
铠俠數據顯示，盡管其 BiCS 閃存在經(jīng)過(guò) 10 層時會降低到每比特成(chéng)本的漸近值，但與單層方案相比，3D 堆棧 SCM 最多隻能(néng)將(jiāng) 4-5 的成(chéng)本降低到每比特成(chéng)本的 60％（之後(hòu)就開(kāi)始飙升）。
原因是後(hòu)者未能(néng)受益于數十年改進(jìn)的複雜工藝，導緻每層的成(chéng)本增加、面(miàn)積的損失、以及産量的下跌。爲構建 3D 堆棧存儲器，這(zhè)是一個艱苦的過(guò)程。每多一步驟，良率也就更低。
如上方公式所示：其中 n 爲層數，Cf 爲公共層的成(chéng)本，Cv 是每增加一層的成(chéng)本，A 是添加一層造成(chéng)的面(miàn)積損失，Y 是單層的産量損失。
有鑒于此，铠俠在會議上指出，在 3D SCM 的情況下，12 層左右的每比特位成(chéng)本還(hái)是相當的。但若層數增加到 NAND 閃存一樣多（以 64 層 SCM 爲例），單層每比特位成(chéng)本就暴增到 50 倍了。
即便強力推動對(duì) 3D 堆疊式 SCM 的支持，當今 4 層以上的堆疊預測成(chéng)本也已經(jīng)過(guò)高，且未考慮到潛在發(fā)展的這(zhè)項技術在未來的變數。
綜上所述，SCM 确實可在内存領域提供超大的數據池，每 GB 成(chéng)本較 DRAM 低很多。但長(cháng)期看來，在未來很長(cháng)一段時間内，閃存仍將(jiāng)在行業内占主導地位。