近日，硬哥有幸受邀参观了英特尔位于辽宁大连的Fab68晶圆厂，深入了解了英特尔NAND闪存和3DXPointOptane的技术深度和未来规划，并与大家分享。英特尔大连工厂始建于2007年，2011年全面投产，这是英特尔继1992年爱尔兰Fab10之后新建的第一座晶圆厂，也是英特尔在亚洲的第一座晶圆厂。首期总投资25亿美元。占地面积16.3万平方米，其中洁净室车间1.5万平方米。初期，大连工厂主要生产65nm芯片组等产品（无CPU处理器）。2015年追加投资55亿美元（英特尔在中国最大一笔）升级为NVM非易失性存储器制造工厂，主要生产NAND闪存，也是英特尔同类工厂中最先进的工厂之一世界。2016年7月，升级后的大连工厂一期投产，次年发布的DCP4500/P4600系列数据中心级SSD即采用这里生产的3DNAND。2018年9月，二期工程投产。目前，英特尔最先进的96层3D闪存来自大连。由于在短时间内实现的高能效生产，英特尔大连工厂曾两次获得全球制造业务线金奖，并且还在2012年获得英特尔全球金奖，这对英特尔来说还是第一次.英特尔还公开称赞大连工厂，认为它是存储历史上最快的生产工厂之一。大连工厂特别注重本地人才的培养。生产前期需安排300余名员工赴美国和爱尔兰进行专业培训，200余名外籍员工派驻中国工作。目前，工厂主要管理人员中外籍和本地人才的比例已达到2：8，而十年前为7：3。值得一提的是，英特尔也是大连市第一家公开环保业绩的企业，也是大连市唯一一家实现餐厨垃圾100%无害化处理的企业。英特尔晶圆厂和封测厂全球布局Fab68布局（注意左下角预留未来扩展）杰出人才榜展示区英特尔处理器核心照片：你认得出是哪些吗？从沙子到木屑的制造过程演示这次有幸参观了大连工厂的内部办公和制造环境，但由于保密原因，无法与大家分享照片。上面两张图出自英特尔与美光合资的闪存工厂，有些相似。大连工厂有四层楼。核心洁净室制造区位于三楼。进去的时候一定要穿特殊的防护服（俗称兔女郎服）、头套、胡须套，因为里面的环境比手术室还差。洁净100倍，每立方米头发丝直径以下不超过10个（10级）。由于自动化程度高，制造区的工作人员很少。偶尔有更多的工作人员三三两两路过，更多的工作人员在办公室被远程控制。至于这里的工艺和设备是多么的先进和先进，你见过上图中在厂房楼顶来回奔跑的“小吊车”吗？他们处理晶圆的转移，每个都值一辆宝马。接下来是技术分享环节，分为闪存和傲腾两个部分。在计算系统中，有许多不同类型的存储，如处理器高速缓存、封装内存、DRAM内存、NAND闪存、HDD机械硬盘、磁带等，构成一个完整的系统，但由于它们各自的特点各不相同，比如内存和闪存在性能和容量上还有很大的差距，比如闪存和固态存储之间。在DRAM内存、3DNAND闪存、3DXPointOptane这三种存储类型中，Intel主打后两者，尤其是扩展性极佳的Optane。当然，如果你熟悉历史，应该还记得英特尔成立之初的业务其实是DRAM，准确的说是SDRAM。DRAM是平面的，容量和性能都越来越难提升。比如早些年密度每三年增长四倍，现在只能每四年增长两倍，而闪存SLC、MLC、TLC、QLC一直在走，单位容量的带宽越来越低，与计算核心的距离实际上在拉大。当然，在可预见的未来，NAND闪存仍将是应用最为广泛的存储类型。英特尔采用了先进的浮栅设计，不同于传统的电荷收集设计，电芯间的电荷隔离，数据持久性更好。同时，阵列（CuA）下方有CMOS结构，可以节省空间，有利于存储密度的扩展。Intel于2016年量产了第一代32层TLC闪存，单位容量密度为384Gb。2017年，第二代64层QLC飙升至1024Gb，今年刚刚投产的第三代96层QLC将迎来明年。来第四代144层QLC（跳过128层）。注意后三种存储密度没有变化，都是通过增加堆叠层数来增加容量的。这也是NAND闪存面临的困境。除了增加闪存本身的容量，英特尔还一直致力于增加固态硬盘的容量。例如，它设计了新的E1.L和E1.S表格。与M.2相比，容量可以翻倍，散热效率提升3倍，并且都为PCIe4.0和PCIe5.0做好了准备。说到闪存存储格式，大家熟悉的有SLC、MLC、TLC、QLC。每个单元格分别有1、2、3和4位，有2、4、8和16种电荷状态。持续下降，但得益于先进的浮栅结构，IntelQLC闪存的数据持久性更好。下一步是每单元5位、32点和状态的PLC。Intel的浮栅结构还是可以满足的。当然，还需要在闪存结构、主控和固件优化支持等方面多下功夫，以弥补续航方面的不足。至于未来，Intel在很多年前就在研究8bits/unit的NAND闪存，所以还是可以继续下去的。Optane一直是英特尔引以为豪的黑科技。早前是与美光合作开发的，但由于种种原因，双方已经分手。英特尔坦言，就像相处太久的男女朋友或夫妻一样，如果双方的努力方向不一致，就很难继续下去，分手也是最后一次度假村，包括专利和技术。确实会有一些影响，但未来英特尔会坚决继续发展傲腾，而且是单打独斗，并没有和其他公司合作的打算。与NAND闪存相比，Optane的结构完全不同。一个突出的特点是更好的可扩展性。目前只使用两层（Deck），未来会扩展到四层。以后还是八层。容量，性能是无限的。Optane相比闪存最大的优势就是随机读写性能高很多，延迟低很多，尤其是随着IOPS的不断提升，优势会越来越明显，非常适合适用于大型数据中心应用。英特尔代号“Aerospike”的下一代傲腾产品有望实现约130万的超高IOPS，约为目前傲腾SSDDCP4800X的三倍，是NAND闪存盘的四倍多。更诱人的是，新一代傲腾产品的故障率极低，仅为NAND闪存的1/50左右。作为延迟的专长，新的Optane更胜一筹，尤其是在16线程的高并发负载下。Optane除了作为一款SSD存储产品，还可以作为持久内存使用，针对不同负载支持内存模式和应用直连模式两种工作模式。它已与可扩展的至强搭配使用并逐渐普及。英特尔还提供各种支持工具来挖掘其潜力。Optane持久内存目前与DDR4兼容。下一步DDR5到来后，傲腾也可以轻松迁移兼容，实现平滑升级。这是傲腾灵活性的又一体现。傲腾存储尚处于发展阶段，尤其是持久内存，但已经得到极其丰富的生态支持，各个行业顶级巨头都有应用，包括国内BAT互联网巨头、浪潮、金山云等。在Intel看来，相比NAND闪存，Optane具有更长远的发展能力，尤其是在容量不断增长的情况下，单位容量的IOPS不会持续下降，这对企业级应用至关重要。不过需要注意的是，与早期很多人的想法不同，英特尔从未考虑过用傲腾来替代传统的内存和硬盘，更多的是用它来填补存储系统的空缺，充分发挥他们各自的优势。未来，傲腾固态硬盘和傲腾持久内存也将共同发展，优势互补。至于英特尔与美光分手后，是否会将傲腾转移到大连工厂生产，目前还没有定论。这就是Intel理想的存储架构，你感觉如何？
