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英特爾Optane SSD性能各種秒殺NAND

2017-03-22
關鍵詞: 英特爾 內存 硬盤 SSD

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英特爾(Intel)終于發布了第一款采用3D XPoint內存的固態硬盤SSD),這款Optane固態硬盤預期能為此試圖在閃存與DRAM之間開創新市場的新一代內存技術,建立雖然小巧但意義重大的灘頭堡。

新款DC P4800X系列固態硬盤采用NVMe標準接口,一開始將提供375GB容量、零售價1,520美元的版本,約是目前類似NAND快閃記憶卡的三倍價格;該SSD號稱讀寫延遲低于20微秒(microsecond),以及估計一天30次磁盤寫入的耐久度、長達三年的產品壽命。而在今年底之前,英特爾還將推出750GB與1.5TB、壽命估計可達五年的版本;該系列SSD都能以2.5吋的U.2接口以及擴充卡的規格供應。

英特爾的SSD性能號稱依據工作負載,能比各種NAND快閃磁盤高出2.5倍到77倍;該款產品在讀取速度上一般能輕松擊敗NAND SSD,但是非常依賴緩沖存儲器的寫入速度,兩者之間則是不相上下。新款SSD一開始的目標市場很廣泛,包括元數據(metadata)關鍵值搜尋、事務處理、登錄/日志(logging/ journaling)以及內存數據庫(in-memory database)。

同時英特爾將銷售能“騙”各種程序與操作系統將該款SSD當成主存儲器、替代或擴充DRAM的軟件。該公司一位發言人表示,Optane控制芯片支持7信道,而因為平穩的芯片至信道下載(die-to-channel loading)而有最佳性能;第一版375 GB磁盤采用每信道4片媒介裸晶(media die),即總數28片裸晶。

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Optane能隨著工作負載增加而提供更快的寫入速度 (來源:英特爾)

Optane硬盤容量在用戶空間以外的某些部分,是專屬于錯誤糾正碼(ECC)、固件與元數據,以確保其達到媲美NAND固態硬盤的可靠度;不過英特爾發言人表示,Oprane并不支持NAND的過容量(overcapacity),因為3D XPoint是一種位寫入(write-in-place)媒介,與NAND閃存的分散不同。

英特爾婉拒預測這款新型SSD的銷售量,不過期望英特爾與美光(Micron)在美國猶他州Lehi的合資晶圓廠在今年底之前的產能滿載;該廠負責生產Optane以及美光Quantx固態硬盤采用的3D XPoint內存芯片,目前每月生產不到1萬片的3D XPoint晶圓片。美光是在去年8月發表Quantx硬盤,到目前為止還未公布該產品規格、銷售價格或是上市確切日期,僅表示今年會出貨。

預期將會于服務器以及閃存磁盤陣列采用Optane的HPE (Hewlett Packard Enterprise)的儲存部門主管估計,這款新型SSD將占據該公司明年采購之SSD總數量的5~10%;而市場研究機構 Web-feet Research的儲存分析師Alan Niebel則估計,英特爾該產品在2017年的銷售金額約會在1億美元左右。

另一個變量是大型網絡數據中心業者是否會廣泛采用該款SSD;在一年前,Facebook對3D XPoint內存表示支持,并正在讓RocksDB軟件能對該內存提供支持,不過在今年的開放運算(Open Compute)會議上,Facebook的代表并沒有提供關于采用該種SSD的最新消息。

在Optane發表會上,英特爾引述了一位阿里巴巴(Alibaba)數據中心主管的證言,他對于重新架構該公司的搜索引擎以利用Optane固態硬盤感到十分熱衷;此外英特爾也將中國的騰訊(TenCent)、服務器大廠Dell EMC,以及聯想(Lenovo)列為Optane支持者。

Niebel表示,Optane的初始規格以及售價都在合理范圍,也符合業界預期;英特爾提供能讓用戶將之做為主存儲器的軟件,也為預計明年推出的3D XPoint DIMM板卡預先鋪路。

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英特爾表示Optane針對數據中心常見的低隊列深度(low queue depths)進行了優化 (來源:英特爾)

有少數新創公司開始推出采用磁性與電阻式RAM架構的替代方案,通常是鎖定更利基型的應用;現在為SanDisk母公司的Western Digital (WD)在去年8月時表示,該公司將于十年之內推出ReRAM。

被稱為“3D XPoint先生”的英特爾資深院士、內存技術開發總監Al Fazio表示:“這是在旅程中非常重要的一天,不過只是開始;我們現在已經開始提供DIMM樣品。”他表示,應用于DIMM的芯片需要不到50%的性能改善,應該是來自于良率的改善:“打造DIMM基礎架構是閘控(gating)而非媒介項目。”

Fazio表示,到目前為止3D XPoint技術的焦點都集中在材料科學,關鍵是找到并開發該芯片的正確材料組合,特別是選擇器二極管(selector diode)需要能在CMOS后段工藝的低溫之下運作。128Gb的首款3D XPoint內存在密度上完全超越DRAM,而且只落后NAND閃存一到兩個世代,不過英特爾與美光在2015年7月大張旗鼓發表3D XPoint之后,產品上市卻出現無預警延遲。

已退休的SanDisk創辦人暨閃存技術先鋒Eli Harari曾表示,新材料的功率與良率參數的特征化需要時間:“英特爾應該考慮將內存技術開放,并制造內存內處理器(processor-in-memory)芯片。”

英特爾的Fazio則表示,不同于部分競爭技術,3D XPoint并非被設計為嵌入式內存使用:“這種內存的架構是高容量、低延遲以及低成本。”英特爾的非揮發性內存事業群總經理Rob Crooke總結指出:“這里有數十億美元的商機,而我們愿意為了掌握商機而投資。”


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