走入Intel中国工厂：144层闪存、全新傲腾深层技术都在等你！

近日，硬哥有幸受邀，参观了Intel位于辽宁省大连市的Fab 68晶圆厂，并学习了Intel NAND闪存、3D XPoint Optane傲腾方面的深层技术与未来规划，与诸君分享。

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Intel大连工厂2007年奠基，2011年全面投产，这是Intel 1992年爱尔兰Fab 10之后新建的第一座晶圆厂，也是Intel在亚洲的第一座晶圆厂，初期总投资25亿美元，建筑面积16.3万平方米，其中洁净室厂房面积1.5万平方米。

大连工厂初期主要生产65nm工艺的芯片组等产品(不生产CPU处理器)，2015年追加投资55亿美元(Intel在中国最大的一笔)，升级为NVM非易失性存储制造工厂，主力生产NAND闪存，也是Intel全球同类工厂中最之一。

2016年7月，大连厂升级后的一期项目投产，次年发布的DC P4500/P4600系列数据中心级固态盘就使用了这里出产的3D NAND。2018年9月，二期项目投产。目前，Intel最96层3D闪存就是来自大连。

因为短时间内实现高能效生产，Intel大连厂曾两次获得全球制造业务线金奖，2012前年还拿到过Intel全球金奖，这在Intel还是首例。

Intel还曾公开赞扬大连厂，相信它是存储历史上投产最快的工厂之一。

大连厂特别注重对于本地人才的培养，投产初期就需安排了300多名员工到美国和爱尔兰专业培训，并指派200多名外籍员工来中国工作。目前，工厂关键高管的外籍、本地人才比例已经达到2:8，而在十年前还是7:3。

值得一提的是，Intel还是大连第一家披露环境绩效的企业，也是大连唯一实现100％餐厨垃圾无害化处理的企业。

Intel晶圆厂、封装测试厂全球布局

Fab 68布局图(注意左下角是留给未来扩建的)

优秀人才榜

展示区的Intel处理器内核照：你能认出来是哪些吗？

从沙子到芯片的制造过程演示

这次有幸参观了大连厂的内部办公、制造环境，但因为保密限制不能大家分享照片了。上边两张图来自Intel与美光合资的闪存工厂，与之有些类似。

大连厂的厂房共有四层，其中核心的洁净室制造区位于第三层，进入必须穿着专门的防护服(俗称兔子装Bunny Suit)，佩戴头套、胡须套，因为里边的环境比手术室还要干净一百倍，每立方米内比头发丝直径还小的颗粒不超过10个(Class 10等级)。

由于实现了高度自动化，制造区内的工作人员非常少，偶尔三三两两走过，更多工作人员就在办公室内远程调控。

至于这里的工艺和设备有多么高级和先进，看到上边图中厂房顶部来回奔走的“小吊车”了吗？它们负责晶圆的传输，每一个都价值一辆宝马。

接下来是技术分享环节，分为闪存、傲腾两个部分。

在计算体系中，存储有多种不同类型，处理器缓存、封装内存、DRAM内存、NAND闪存、HDD机械硬盘、磁带等等，形成了一个完成的体系，但因为各自特点迥异，比如内存和闪存之间，比如闪存和固态存储之间，无论性能还是容量，仍然存在很大的空白。

DRAM内存、3D NAND闪存、3D XPoint傲腾三种存储中，Intel重点努力的是后两种，尤其是扩展性极佳的傲腾。当然如果你熟悉历史，应该记得Intel公司成立之初的业务其实正是DRAM，确切地说是SDRAM。

DRAM是平面型的，无论容量还是性能提升都越来越困难，比如密度早些年每三年增加四倍，而今每四年才能增加两倍，而闪存SLC、MLC、TLC、QLC一路走下来，单位容量带宽是越来越低的，与计算核心的距离其实在拉大。

当然，NAND闪存在可见的未来内仍是应用最广泛的存储类型，Intel更是采用了浮动栅极设计，不同于传统电荷撷取设计，使用的是独立充电存储节点，编程擦写循环、单元间电荷隔离、数据持久性都更佳，同时还有阵列下CMOS结构(CuA)，可节省空间占用，有利于存储密度的扩充。

Intel 2016年量产了第一代32层TLC闪存，单位容量密度384Gb，2017年的第二代64层QLC猛增至1024Gb，而在今年刚投产的是第三代96层QLC，明年将迎来第四代144层QLC(跳过128层)。

注意后面三种存储密度其实没变，更多的是靠增加堆叠层数而提升容量，这也是NAND闪存面临的一个困局。

除了闪存本身容量提升，Intel也一直致力于固态硬盘容量的提升，比如设计了全新的E1.L、E1.S形态，前者相比U.2容量增加最多1.66倍，散热效率提升2倍，而后者相比M.2容量可翻一番，散热效率更是提升3倍，而且都为PCIe 4.0、PCIe 5.0做好了准备。

说到闪存存储格式，SLC、MLC、TLC、QLC大家都很熟悉了，分别是每个单元1、2、3、4个比特位，分别有2、4、8、16种电荷状态，寿命确实在持续衰退，但是得益于浮动栅极结构，Intel QLC闪存的数据持久性更好。

接下来就是每单元5个比特位、32种点和状态的PLC，Intel的浮动栅极结构依然可以满足，当然需要在闪存结构、主控和固件优化支持方面做出更多的努力，以弥补寿命的不足。

至于再往后，Intel多年前就在研究每单元8个比特位的NAND闪存，因此仍然是可以继续走下去的。

傲腾一直是Intel引以为傲的黑科技，早先与美光合作研发，但因为各种原因，双方已经分手。

Intel坦言，就像过久了的男女朋友或者夫妻，如果双方的努力方向不一致，是很难继续过下去的，分手也是迫不得已，包括专利、技术方面也确实会有一些影响，但是未来Intel会坚定地持续发展傲腾，而且是自己单干，暂无计划与其他家合作。

相比于NAND闪存，傲腾的结构又完全不一样，一个突出特点就是扩展性更好，目前只用了区区两层(Deck)，接下来会扩展到四层，未来还是八层，容量、性能都不可限量。

傲腾对比闪存的最大优势就是随机读写性能高得多，而延迟又低得多，特别是随着IOPS的不断增加，优势会越来越明显，因此非常适合大型数据中心应用。

Intel下一代傲腾产品代号“Aerospike”，预计可以做到130万左右的超高IOPS，是现在傲腾SSD DC P4800X的大约三倍，更是NAND闪存硬盘的四倍多。

更诱人的是，新一代傲腾产品失败率极低，只有NAND闪存的大约50分之一。

作为拿手戏的延迟，新傲腾更是一骑绝尘，尤其是在16线程这样的高并行负载下。

除了作为SSD存储产品，傲腾还可以作为持久内存，并支持内存模式、应用直接模式两种针对不同负载的工作模式，已经搭配可扩展至强逐渐普及，Intel也提供了各种配套工具挖掘其潜力。

傲腾持久内存目前兼容DDR4，下一步DDR5到来之后，傲腾也可以轻松迁移兼容，实现平滑升级，这也是傲腾灵活性的另一个体现。

傲腾存储还在发展阶段，尤其是持久内存，但已经得到了极为丰富的生态支持，各种顶级行业巨头都有应用，包括国内的BAT互联网三巨头、浪潮、金山云等等。

在Intel看来，相比于NAND闪存，傲腾更具有长远发展能力，尤其是随着容量的不断增长，单位容量的IOPS并不会持续下降，这一点对企业级应用至关重要。

不过需要注意的是，和早期很多人认为的不同，Intel从未考虑用傲腾取代传统内存、硬盘，更多的是用它来填补存储体系中的空缺，发挥各自所长。在未来，傲腾固态盘、傲腾持久内存也会共同发展，互为补充。

至于和美光分手后，Intel是否会将傲腾转移到大连厂来生产，这个尚未决定。

这就是Intel理想中的存储架构，感觉如何？

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