3D XPoint是一种于2015年7月正式发布的非易失性存储技术。它由英特尔和美光科技合作研发，基于该技术的首款产品于2017年5月上市销售，并于2022年7月正式停止研发。

从理论上来讲，3D XPoint是相变存储器的一种实现方式，主要以硫系化合物为基础，通过该材料在晶态和非晶态下的阻值差异表示二进制的0和1。基于3D XPoint的存储器具有高读写速度、低延迟、高性价比、大容量、持久数据保护等优势。

在产品定位上，3D XPoint并不是一种用于彻底替代内存和NAND的技术，其定位是计算机存储中的一个新的层级。在英特尔的官方宣传中，3D XPoint理论上拥有远超NAND的容量和接近内存的性能，包括比NAND速度快1000倍以上，寿命是NAND的1000倍以上，数据密度则达到了内存的十倍以上。

2015年7月，英特尔和美光携手发布一种名为“3D XPoint”的存储技术。他们表示3D XPoint拥有远超NAND的容量和接近内存的性能，如比NAND速度快1000倍以上，寿命是NAND的1000倍以上，数据密度则达到内存的十倍以上。随后英特尔趁热打铁，于2015年8月宣布自家基于3D XPoint技术的产品品牌名为“Optane”，美光也在次年宣布自家基于该技术的产品品牌名为“QuantX”。

虽然英特尔傲腾内存系列产品首款发布的产品是面向高端数据中心的傲腾内存 SSD DC P4800X（2017年3月发布，后更名为英特尔傲腾固态盘DC P4800X），但率先和大家见面的却是面向消费级领域的英特尔傲腾内存，它主要用于帮助机械硬盘提升数据读写速度。随后英特尔又相继发布了面向高端消费级市场的傲腾SSD 900P、傲腾数据中心级持久内存和傲腾H10混合式固态盘。其中，傲腾数据中心级持久内存受到科技媒体的广泛关注，同时在这款产品的发布会上，华为、浪潮、中兴等25家厂商也纷纷为它站台。

相比英特尔基本完成3D XPoint的产品布局，美光的研发进度慢了许多——2019年10月，美光发布基于该技术的X100 SSD（面向企业级市场），距离QuantX品牌发布已经过去3年。不过在性能表现上，美光X100 SSD要比英特尔傲腾固态盘DC P4800XP4800X更加出色。如前者的连续读写速度超过9GB/s，而后者最高连续读写速度则分别为2500MB/s和2200MB/s。

2020年6月，英特尔傲腾家族正式迎来第一次迭代。英特尔在发布其服务器处理器和PCIe 4.0 SSD的同时，还带来了第二代傲腾持久内存。新品继续采用DDR4 DIMM形态，但和上一代产品相比，新品的带宽平均提升了25%。同年12月，英特尔发布傲腾固态盘 P5800X（英特尔的首款PCIe 4.0固态盘）、傲腾H20混合式固态盘，同时还宣布将推出第三代英特尔傲腾持久内存。其中，英特尔宣称傲腾固态盘P5800X的性能是前一代傲腾固态盘P4800X的三倍以上。

2022年3月，美光宣布终止对3D XPoint技术的研发，同时出售生产3D XPoint存储芯片的IM Flash工厂，3D XPoint技术也因此再次受到广泛关注。不过在此之前，就已经有一些信息表明3D XPoint正在走向衰败。2018年10月，美光宣布计划全资控股生产3D XPoint存储芯片的IM Flash（英文全称IM Flash Technologies），该公司于2006年由美光和英特尔合资创办。此外，英特尔也在2021年相继宣布停产4款消费级傲腾产品和部分傲腾固态盘P4800X。

2022年3月，英特尔全球传播事业部的Ann Goldman表示：“我们将持续与客户和合作伙伴在内存和存储技术领域展开密切合作，其中包括支持Sapphire Rapids的第三代英特尔傲腾产品。与此同时，我们也正在赋能生态系统，为实现基于CXL互连技术的内存分层等关键技术做好准备。”然而在2022年7月，英特尔也正式宣布将逐步退出傲腾存储业务，并不再开发新产品。至此，3D XPoint技术的发展之路也走到尽头。

3D XPoint是相变存储器的一种实现方式，它以硫系化合物为基础来实现数据存储，该材料的特点是在晶态和非晶态下有着明显的阻值差异——晶态时阻抗较低，非静态时阻抗较高，可分别用于表示二进制的1（低阻抗）和0（高阻抗）。相变存储器在晶态和非晶态之间进行转换，是由施加适当的电压或电流脉冲来完成。具体来讲，如果对非晶态的相变存储器施加适当的电压或电流脉冲，使其温度达到结晶温度区间（高于结晶温度且低于熔融温度），那么器件材料就会开始结晶，并逐渐转变为晶态。而当相变存储器处于晶态时，通过电压或电流脉冲的激励，使其温度高于最低熔融温度从而达到熔融态，此时器件材料迅速冷却的话，相变存储器则不能在结晶温度区间完成结晶，所以转变为非晶态。此外，相变存储器的每个状态都是持久的，所以基于3D XPoint技术的存储设备就具备了数据非易失的特性。

3D XPoint采用了一种新型存储阵列结构，从而拥有高存储密度的特性（类似设计思路类似3D NAND）。具体来说，3D XPoint基于由存储单元构成的三维存储阵列，该阵列由行选择线层、存储单元层和列选择线层堆叠构成。其中，行选择线与列选择线相互垂直，且两层相邻的存储阵列可共用它们中间的选择线层。当行选择线和列选择线被施加特定幅值的电压激励时，在选择器和快速切换单元的辅助下，存储单元就能以高于目前所有非易失性存储的速度切换其状态，从而完成数据的擦写操作。

基于3D XPoint技术的产品主要可以分为内存、SSD和缓存这3种类型。其中以内存对应的是英特尔傲腾持久内存、SSD则对应的是英特尔傲腾固态盘、美光X100，英特尔傲腾内存和英特尔傲腾混合式固态盘则将基于3D XPoint技术的闪存芯片用作高速缓存。下面来看看3D XPoint赋予这些产品系列哪些特点和优势。

英特尔傲腾持久内存采用了和DDR4内存相似的外形设计，其最主要的特性是通过使用DDR4接口，充分发挥其低延迟和高存储密度的特性，从而在系统中提供略低于内存的性能，但远超内存的热数据存储容量（双通道服务器平台中最高容量可达6TB）。虽然英特尔傲腾持久内存的数据读写速度稍逊于普通DDR4内存，但更高的存储密度足以弥补前者在速度上的劣势。

英特尔傲腾持久内存拥有两种工作模式，分别是Memory Mode和APP Driect Mode。在Memory Mode下，英特尔傲腾持久内存将以内存的方式运行，系统将向英特尔傲腾持久内存给出大量内存分配，并将它作为主存储器，内存则是缓冲器。值得注意的是，由于内存缓冲的存在，英特尔傲腾持久内存在Memory Mode下存储的数据是易失性的，也就是在断电后数据会消失。内存模式的主要作用是优化内存容量并提供较高的性价比，而APP Driect Mode的主要作用则是优化软件性能。在APP Driect Mode下，内存和傲腾持久内存都可以被系统识别和使用，应用程式会根据性能需求和数据类型来判断将数据放入内存和傲腾持久内存各自的内存池（Memory Tiering）中。由于傲腾持久内存拥有数据非易失性这一特点，所以将一些原来会存入SSD或HDD中的数据转而存入傲腾持久内存中，数据存取速度会更快，且延迟也更低。

得益于3D XPoint的非易失性、高性能、低延迟等特点，在SSD中基于3D XPoint技术的组件是其闪存芯片。搭载3D XPoint闪存的SSD主要面向服务器和PC，其中面向服务器的产品系列有英特尔傲腾固态盘P5800X、P4800X、P4801X、P1600X系列以及美光X100系列，面向PC市场的产品系列则是英特尔傲腾固态盘900P、905P和800P这3个系列。

性能表现上，面向服务器的英特尔傲腾固态盘和美光X100要优于面向PC的傲腾固态盘900P和905P。例如在数据连续读写速度上，美光X100的连续读写速度超过9GB/s，而英特尔傲腾固态盘905P的数据连续读写速度分别是2600MB/s和2200MB/s。此外在4K随机读取速度上，英特尔傲腾固态盘P5800X最高可达1500000IOPS，而英特尔傲腾固态盘905P的4K随取读取速度为550000IOPS，可见面向服务器的3D XPoint产品在连续读写和随机读取性能上都有非常大的优势。

英特尔傲腾固态盘和美光X100都有着非常高的写入寿命。如容量为480GB的英特尔傲腾固态盘905P的写入寿命达到8970.24TB，而侠EXCERIA 480GB SSD的写入寿命则是120TB，两者相去甚远。

虽然命名中有“内存”或“固态盘”这两个关键词，但实际上基于3D XPoint技术的闪存芯片在英特尔傲腾内存和英特尔傲腾混合式固态盘中的主要作用类似SSD中的缓存芯片。得益于更快的连续和随机读写性能，英特尔傲腾内存可以在系统中模拟成机械硬盘的缓存设备，从而加速机械硬盘的数据读写。不过需要注意的是，英特尔傲腾内存搭配支持该产品的硬件才能正常使用，同时被它加速的机械硬盘在系统中必须是系统盘。

除了机械硬盘，3D XPoint技术的闪存芯片也科技给SSD加速，英特尔傲腾混合式固态盘就是一个比较典型的应用案例。英特尔傲腾混合式固态盘拥有H10和H20这两个产品系列，它们都搭载的是基于3D XPoint技术的闪存芯片和英特尔的QLC NAND缓存芯片，所以英特尔傲腾混合式固态盘拥有3D XPoint闪存的高性能、低延时，同时还兼顾QLC NAND带来的高存储密度和低成本。

基于3D XPoint技术的英特尔傲腾产品在存储、云计算、数据库、AI/分析、高性能计算、通信和消费级领域均得到应用，并且不同领域中英特尔傲腾产品的应用模式也有所不同。如英特尔傲腾数据中心级持久内存让快手Redis服务的TCO降低了30%，英特尔傲腾固态盘DC P4800X提升了中国电信集团四川ABM系统的存储性能和稳定性。