2019年，150多名英特爾大連存儲工廠的工程師風塵僕僕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「傳道授業解惑」，英特爾大連存儲工廠只用了十餘年就實現了「反向技術輸出」。
這堪稱奇蹟的背後一方面是英特爾大連存儲工廠快速、穩步發展的成果，另一方面英特爾這些年持續加碼存儲領域創新的一個縮影。近日，大數據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晶片的生產過程，並且有幸與英特爾一眾專家就存儲晶片的生產、製造以及創新進行了深入溝通。
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製作工廠，代號Fab 68工廠，除了生產製造之外，其還承擔了一部分研發工作。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，但是的確是創造了一個又一個奇蹟。
在這短短的十餘年中，英特爾大連存儲工廠其實經歷了多次重要的時刻，無論是轉型還是商業變化，都能夠順利完成各種複雜挑戰。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，並且在一年之後就實現了量產，速度之快另業界為之驚嘆。
眾所周知，2015年其實是快閃記憶體市場非常重要的年份，快閃記憶體的3D NAND技術開始興起，加上之前多年快閃記憶體理念的普及，可以說誰能夠率先將3D NAND技術實現量產，誰就可以在快閃記憶體市場占據主動主動權。
「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。」英特爾非易失性存儲方案事業部副總裁、英特爾大連存儲技術與製造基地總經理梁志權透露道。
事實上，英特爾大連工廠在短短几年時間內兩次獲得英特爾質量金獎，在英特爾內部創造了記錄。在梁志權看來，英特爾大連工廠成功的秘訣就是在於認真和一絲不苟，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，到現在出國給英特爾全球各個基地傳授經驗和協助生產。
大數據在線近距離參觀Fab 68A工廠之後，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的MES軟體系統進行控制，生產流程高度自動化。關於英特爾大連工廠的MES軟體系統還有一個小插曲。之前英特爾3D NAND技術是與另一家快閃記憶體公司共同研發與合作的。因此，在建設Fab 68A工廠時，工廠一開始裝配的其實是這家快閃記憶體公司的MES軟體系統，當雙方終止合作，英特爾獨立開始基於自身技術進行生產線改造時，業界普遍認為這種規模和複雜性的工廠往往需要2-3年時間才能夠完成自主MES系統的研發、適配和上線。
「我們其實只用了幾個月時間就完成了切換，並且實現了零關閉。」梁志權如是說。
目前，大連工廠是英特爾最大的工廠，並且多次創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，這種動作反應在業務層面就是市場的快速增長。根據相關數據顯示，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最為出色的業務之一。
可以說，正是有大連存儲工廠這樣的堅實後盾，在生產、製造環節實現存儲創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。
追尋英特爾存儲創新的DNA
當前，英特爾存儲技術創新有兩個方面：一個3D NAND快閃記憶體技術，另一個則是傲騰（Optane，Storage Class Memory）技術。
從整個數據中心宏觀的角度來看，就明白英特爾存儲為什麼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；其次基於3D NAND的快閃記憶體容量近年來不斷提升，在時延上並沒有得到大的改善，但是在性價比、容量上正在加速趕上，對傳統機械硬碟的替代已經勢不可擋。也就是說在內存、快閃記憶體、硬碟之間是存在著鴻溝的，這種鴻溝或是容量、或是性能。
其實這是計算機馮諾依曼體系結構即計算與存儲經過長期發展的必然結果，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像中提升那麼快。就如英特爾中國區非易失性存儲事業部總經理劉鋼所言：「今天存儲市場之所有增長如此之快，是因為存儲對於計算平台的影響開始如此之大。在整個計算架構中，存儲層級出現了巨大鴻溝，必須要有新技術和新產品才能滿足。」
因此，英特爾存儲近年來一直致力於解決這些鴻溝。比如在內存與快閃記憶體之間，英特爾推出了傲騰（Optane）技術，用於解決內存與快閃記憶體之間存在的容量和性能鴻溝。事實上，目前業界普遍認為SCM是解決內存與快閃記憶體之間鴻溝有限辦法，但是實現路線有兩條：一條就是以3D XPoint為代表，比如英特爾的傲騰數據中心級持久內存，它是新存儲介質的一種創新；而另一條則是一些快閃記憶體廠商基於基於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據中心帶來低延遲和高性能的解決方案，而且也是數據中心未來潛力最大的細分領域。根據調研機構Mordor Intelligence的預測數據顯示，SCM市場從2019年到2024的年複合增長率達到了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。英特爾傲騰數據中心級持久內存無論是從產品量產、軟體支持還是解決方案的打造方面已經完了大量工作，並且率先在眾多行業的龍頭客戶中得到應用。此外，英特爾並沒有放緩傲騰數據中心級持久內存的創新步伐。劉鋼透露，在2020年，新一代的傲騰數據中心級持久內存將跟新至強處理器同步發布，新一代傲騰數據中心級持久內存在架構上又進行了新的創新，實現了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 快閃記憶體中有兩種方實現方式，一種是Floating Gate，另一種則是Charge Trap。英特爾的技術屬於前者，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電子逃離的現象，而且隨著3D NAND層數不斷的增加，Floating Gate對於工藝的要求則會越來越高，進而確保快閃記憶體密度的不斷提升。
此外，劉鋼透露，英特爾在3D NAND另一個創新方向就是縮小每個單元面積或體積，不浪費整個晶片的空間，英特爾的思路將控制電路放在存儲單元的下面，大幅節省面積與空間，讓快閃記憶體密度進一步提升。
除了晶片密度之外，英特爾其實還通過增加整個機架的密度來進一步提升數據中心快閃記憶體的密度，比如現在一個1U伺服器可以做到1PB快閃記憶體容量密度。據悉，英特爾將會在2020年推出Gen 4 SSD產品，率先達到144層快閃記憶體密度。
除了存儲產品之外，英特爾對於生態、解決方案的打造也是不遺餘力。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，包括產品優化來提升整個存儲系統的表現。浪潮存儲產品線副總經理孫斌就透露，在存儲競爭最為熱門和激烈的全快閃記憶體領域，浪潮與英特爾有著緊密的合作，包括在全快閃記憶體陣列系統中如何優化傲騰數據中心級持久內存、充分發揮快閃記憶體性能等方面。此外，浪潮還聯合英特爾推出了中國首款採用傲騰雙埠的全快閃記憶體儲，是當前業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、雲計算、資料庫、AI/分析、高性能計算、通信等，並且已經有包括騰訊雲、快手、百度雲、阿里雲、四川電信、海鑫、青雲等一大批落地案例。
這些就是英特爾存儲的創新之道，不僅在產品與技術層面上不斷實現突破，而且注重解決方案、合作夥伴生態的協同，讓好的技術能夠加速在行業中走向落地，最終實現英特爾、合作夥伴、用戶的共贏。