從“徒弟”到“師傅”：探秘英特爾大連工廠，解讀存儲創(chuàng)新DNA

2019年，150多名英特爾大連存儲工廠的工程師風塵仆仆地趕赴美國新墨西哥州。他們此行不是去拜師學藝，而是到英特爾該州生產基地協(xié)助生產。從2007年開始建廠，成為英特爾眾多基地中的“小學徒”，到如今為其他生產基地的“傳道授業(yè)解惑”，英特爾大連存儲工廠只用了十余年就實現(xiàn)了“反向技術輸出”。

這堪稱奇跡的背后一方面是英特爾大連存儲工廠快速、穩(wěn)步發(fā)展的成果，另一方面英特爾這些年持續(xù)加碼存儲領域創(chuàng)新的一個縮影。近日，大數(shù)據(jù)在線有幸走入英特爾大連存儲工廠，近距離參觀了英特爾存儲芯片的生產過程，并且有幸與英特爾一眾專家就存儲芯片的生產、制造以及創(chuàng)新進行了深入溝通。

大連工廠：英特爾存儲的一個縮影

大連存儲工廠是英特爾亞洲唯一一家晶圓制作工廠，代號Fab 68工廠，除了生產制造之外，其還承擔了一部分研發(fā)工作。從2007年完成選址和開始建設，英特爾大連存儲工廠雖然時間不長，但是的確是創(chuàng)造了一個又一個奇跡。

在這短短的十余年中，英特爾大連存儲工廠其實經(jīng)歷了多次重要的時刻，無論是轉型還是商業(yè)變化，都能夠順利完成各種復雜挑戰(zhàn)。2015年之前，大連存儲工廠主要是從事65nm產品的生產，到2015年則開始轉型生產3D NAND存儲產品，并且在一年之后就實現(xiàn)了量產，速度之快另業(yè)界為之驚嘆。

英特爾大連工廠鳥瞰圖

眾所周知，2015年其實是閃存市場非常重要的年份，閃存的3D NAND技術開始興起，加上之前多年閃存理念的普及，可以說誰能夠率先將3D NAND技術實現(xiàn)量產，誰就可以在閃存市場占據(jù)主動主動權。

“2017年左右，英特爾3D NAND產品供不應求，我們就決定在旁邊新建一個工廠，代號叫Fab 68A?！庇⑻貭柗且资源鎯Ψ桨甘聵I(yè)部副總裁、英特爾大連存儲技術與制造基地總經(jīng)理梁志權透露道。

事實上，英特爾大連工廠在短短幾年時間內兩次獲得英特爾質量金獎，在英特爾內部創(chuàng)造了記錄。在梁志權看來，英特爾大連工廠成功的秘訣就是在于認真和一絲不茍，長期堅持帶來的成果之一就是：大連工廠的工程師從一開始出國接受培訓與學習，到現(xiàn)在出國給英特爾全球各個基地傳授經(jīng)驗和協(xié)助生產。

大數(shù)據(jù)在線近距離參觀Fab 68A工廠之后，親身感受到英特爾大連存儲工廠的自動化和智能化程度之高，整個生產線全部由英特爾自主研發(fā)的MES軟件系統(tǒng)進行控制，生產流程高度自動化。關于英特爾大連工廠的MES軟件系統(tǒng)還有一個小插曲。之前英特爾3D NAND技術是與另一家閃存公司共同研發(fā)與合作的。因此，在建設Fab 68A工廠時，工廠一開始裝配的其實是這家閃存公司的MES軟件系統(tǒng)，當雙方終止合作，英特爾獨立開始基于自身技術進行生產線改造時，業(yè)界普遍認為這種規(guī)模和復雜性的工廠往往需要2-3年時間才能夠完成自主MES系統(tǒng)的研發(fā)、適配和上線。

“我們其實只用了幾個月時間就完成了切換，并且實現(xiàn)了零關閉?！绷褐緳嗳缡钦f。

目前，大連工廠是英特爾最大的工廠，并且多次創(chuàng)造了英特爾工廠建設的新記錄。它其實就是英特爾存儲近年來高速發(fā)展的一個縮影。英特爾近年來在存儲領域的布局一直是有先見之明和快人一步，這種動作反應在業(yè)務層面就是市場的快速增長。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，英特爾非易失性存儲器解決方案部門的收入在2018年大幅增長22.4%，達到43.1億美元，成為目前英特爾表現(xiàn)最為出色的業(yè)務之一。

可以說，正是有大連存儲工廠這樣的堅實后盾，在生產、制造環(huán)節(jié)實現(xiàn)存儲創(chuàng)新技術的快速量產化，才為英特爾存儲今年的高速成長奠定了堅實基礎。

追尋英特爾存儲創(chuàng)新的DNA

當前，英特爾存儲技術創(chuàng)新有兩個方面：一個3D NAND閃存技術，另一個則是傲騰（Optane，Storage Class Memory）技術。

從整個數(shù)據(jù)中心宏觀的角度來看，就明白英特爾存儲為什么會重點聚焦在這兩個方向。首先是內存DRAM雖然速度很快，但是容量增長一直較為緩慢；其次基于3D NAND的閃存容量近年來不斷提升，在時延上并沒有得到大的改善，但是在性價比、容量上正在加速趕上，對傳統(tǒng)機械硬盤的替代已經(jīng)勢不可擋。也就是說在內存、閃存、硬盤之間是存在著鴻溝的，這種鴻溝或是容量、或是性能。

英特爾中國區(qū)非易失性存儲事業(yè)部總經(jīng)理劉鋼

其實這是計算機馮諾依曼體系結構即計算與存儲經(jīng)過長期發(fā)展的必然結果，CPU在摩爾定律的加持下性能得到突飛猛進，但是在存儲方面，無論是性能還是容量其實都沒有想象中提升那么快。就如英特爾中國區(qū)非易失性存儲事業(yè)部總經(jīng)理劉鋼所言：“今天存儲市場之所有增長如此之快，是因為存儲對于計算平臺的影響開始如此之大。在整個計算架構中，存儲層級出現(xiàn)了巨大鴻溝，必須要有新技術和新產品才能滿足?！?/p>

因此，英特爾存儲近年來一直致力于解決這些鴻溝。比如在內存與閃存之間，英特爾推出了傲騰（Optane）技術，用于解決內存與閃存之間存在的容量和性能鴻溝。事實上，目前業(yè)界普遍認為SCM是解決內存與閃存之間鴻溝有限辦法，但是實現(xiàn)路線有兩條：一條就是以3D XPoint為代表，比如英特爾的傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內存，它是新存儲介質的一種創(chuàng)新；而另一條則是一些閃存廠商基于基于SLC NAND架構的SCM產品。

從當前的市場情況來看，兩種技術方案都可以為數(shù)據(jù)中心帶來低延遲和高性能的解決方案，而且也是數(shù)據(jù)中心未來潛力最大的細分領域。根據(jù)調研機構Mordor Intelligence的預測數(shù)據(jù)顯示，SCM市場從2019年到2024的年復合增長率達到了38.2%。顯然，英特爾的市場步伐顯然領先一步。

不過，英特爾的市場步伐顯然領先一步。英特爾傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內存無論是從產品量產、軟件支持還是解決方案的打造方面已經(jīng)完了大量工作，并且率先在眾多行業(yè)的龍頭客戶中得到應用。此外，英特爾并沒有放緩傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內存的創(chuàng)新步伐。劉鋼透露，在2020年，新一代的傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內存將跟新至強處理器同步發(fā)布，新一代傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內存在架構上又進行了新的創(chuàng)新，實現(xiàn)了4個Deck的堆疊，密度和性價比會進一步提高。

而在3D NAND方面，英特爾將會進一步加大密度、性能的提升。在3D NAND 閃存中有兩種方實現(xiàn)方式，一種是Floating Gate，另一種則是Charge Trap。英特爾的技術屬于前者，在Floating Gate技術架構下，NAND每一層之間是斷開，這種方式帶來的好處就是無論存儲多久也不會出現(xiàn)電子逃離的現(xiàn)象，而且隨著3D NAND層數(shù)不斷的增加，F(xiàn)loating Gate對于工藝的要求則會越來越高，進而確保閃存密度的不斷提升。

此外，劉鋼透露，英特爾在3D NAND另一個創(chuàng)新方向就是縮小每個單元面積或體積，不浪費整個芯片的空間，英特爾的思路將控制電路放在存儲單元的下面，大幅節(jié)省面積與空間，讓閃存密度進一步提升。

除了芯片密度之外，英特爾其實還通過增加整個機架的密度來進一步提升數(shù)據(jù)中心閃存的密度，比如現(xiàn)在一個1U服務器可以做到1PB閃存容量密度。據(jù)悉，英特爾將會在2020年推出Gen 4 SSD產品，率先達到144層閃存密度。

浪潮存儲產品線副總經(jīng)理孫斌

除了存儲產品之外，英特爾對于生態(tài)、解決方案的打造也是不遺余力。比如近年來在存儲市場突起的浪潮公司，英特爾與浪潮進行了緊密合作，包括產品優(yōu)化來提升整個存儲系統(tǒng)的表現(xiàn)。浪潮存儲產品線副總經(jīng)理孫斌就透露，在存儲競爭最為熱門和激烈的全閃存領域，浪潮與英特爾有著緊密的合作，包括在全閃存陣列系統(tǒng)中如何優(yōu)化傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內存、充分發(fā)揮閃存性能等方面。此外，浪潮還聯(lián)合英特爾推出了中國首款采用傲騰雙端口的全閃存儲，是當前業(yè)界最高性能的中端存儲。

在解決方案層面，英特爾為加速傲騰技術的應用落地，推出了六大類場景，包括存儲、云計算、數(shù)據(jù)庫、AI/分析、高性能計算、通信等，并且已經(jīng)有包括騰訊云、快手、百度云、阿里云、四川電信、海鑫、青云等一大批落地案例。

這些就是英特爾存儲的創(chuàng)新之道，不僅在產品與技術層面上不斷實現(xiàn)突破，而且注重解決方案、合作伙伴生態(tài)的協(xié)同，讓好的技術能夠加速在行業(yè)中走向落地，最終實現(xiàn)英特爾、合作伙伴、用戶的共贏。

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