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存储界当家花旦 3D XPoint凭何掀革命?

  【IT168 评论】2015年,存储圈的话题王——“闪存”依旧热度不减,持续引领着存储市场的变革。在年底的几次媒体沟通会上,笔者注意到各家存储厂商均不约而同地谈到了英特尔新近推出的3D XPoint闪存技术。对于3D闪存,我们已经不再陌生,三星、东芝以及Sandisk都有所涉猎和产出。那么,3D XPoint这个号称是25年来内存芯片市场上首次出现的突破性新技术,比优异SSD还快5倍以上的“黑科技”究竟为何物呢?

存储界当家花旦 3D XPoint凭何掀革命?

  自从1989年NAND闪存技术问世以来,提升速度、容量及可靠性一直是NAND闪存不变的追求,但NAND闪存一直在量变而非质变。今年7月29日,英特尔与美光联合发布了3D XPoint闪存技术。英特尔表示,该技术的速度和耐用性是目前NAND闪存的1000倍,密度更是NAND的10倍。未来,通过3D XPoint闪存制造的产品速度将远高于PCI-E、SATA接口的SSD,每通道6GB/s的带宽更接近于内存,可满足高速运算应用的需求,如机器学习与8K画质的游戏等等。

存储界当家花旦 3D XPoint凭何掀革命?

  同出3D名门,相信很多人都有这个疑问:“3D XPoint和3D NAND之间有什么关系呢?”与3D NAND技术相似的是,3D XPoint也是立体化的存储技术,但其从本质上来说,两者有着很大的不同。3D XPoint并不是NAND,而是一种全新的存储介质。众所周知,DRAM内存速度快、延迟低,但是断电就会丢失数据,NAND则正好相反,两者各有致命的缺陷。3D XPoint的关键就在于吸取了以上两者的精髓。它是一种基于电阻的非易失性内存存储方案,读取延迟10纳秒级别,使用寿命即全盘写入1000万次级别,均介于传统DRAM、NAND之间。非易失性技术方案其实不少,但英特尔3D XPoint是第一个完整成熟起来并快速投入商用化的。而且它的非易失性不仅可以用于NAND硬盘,还可以用于RAM内存等,这也就是为什么大家称之为“划时代进步”的原因。

  此外,英特尔还发布了同样基于3D XPoint技术的DIMM内存条,这个内存条可比传统DDR内存提供最多4倍的高容量、最低1/2的成本,而且接口和电气特性兼容现有DDR4,可平滑过渡。这也是历史上第一次将非易失性技术应用于系统主内存,3D XPoint DIMM内存可以直接插在服务器上使用,主要面向数据中心、大数据分析等领域。

  愿景不是画大饼 3D XPoint具体怎么“吃”?

存储界当家花旦 3D XPoint凭何掀革命?

  ▲英特尔数据中心事业部副总裁兼存储事业部总经理 Beverly Crair

  俗话说,能实打实落地的才是好技术,对于英特尔这样的上游厂商,愿景不是“画大饼”,再大的饼,你要吃得到才行。谈到具体应用,英特尔数据中心事业部副总裁兼存储事业部总经理Beverly Crair介绍说,3D XPoint目前有三种应用模式,首先,可以做为内存的扩展,从软件层面来看该使用场景非常简单,不需要额外开发或者优化就能够直接使用。第二个就是类似于NVMe的拓展,把非易失闪存存储进行扩展。第三个则是应用层面的扩展,这种扩展虽然需要用户进行软件优化,但依然相当灵活。其优势是用户可以定义哪些可以做内存,哪些可以做永久存储,用于掉电以后的保护。这些选择都将基于用户自己的应用来进行,去掉一些电源保护模块,进行成本上的优化。当掉电后再次恢复,由于本身具有非易失性的存储,数据不需要重新写入,马上就可恢复掉电之前的数据,从而增加了性能。

  Beverly Crair认为,我们所接触的整个存储介质其实是一种金字塔形式的构造,最高层的是DRAM,价格较高,延时也最低,存储最注重的就是I/O的性能,这方面受到数据传输延时的影响最大;而从延时上看,DRAM往下是3D XPoint基于DIMM的存储产品;再往下是3D XPoint SSD产品,一层层下来如同梯子。在性能,密度,成本等方面都有很大区别。3D XPoint这层的话,其延迟可以和DRAM相当,每GB的费用更低。而其密度比DDR要高,但是比HDD容量小,成本又比3D NAND小很多,介于二者之间,相当于加了一个层级。

存储界当家花旦 3D XPoint凭何掀革命?

  ▲英特尔非易失性存储器解决方案事业部拓展经理倪锦峰

  任何技术都不可能十全十美,3D XPoint自然也不例外。关于当前3D XPoint在发展过程当中所遇到的瓶颈问题,英特尔非易失性存储器解决方案事业部拓展经理倪锦峰坦言,即使在NAND PCIe/NVMe SSD开始普及的今天,依然有相当一部分客户还没有能力把SSD性能发挥出来。如何让应用创新跟上存储的发展趋势至关重要,而这也是英特尔当前所遇到的最大问题。如果把3D XPoint放到PCIe的接口上,性能尽管能有进一步的提升,但瓶颈依然在应用方面。如果把3D XPoint做成偏DDR的,是一种全新的运用模式,更接近与DDR,关键就在于如何同DDR进行配合,在内存应用方面如何调整等等。因此,帮助客户完成应用层面的优化,使其更好地受益于3D XPoint技术以及基于此技术的DIMM和PCIe/NVMe SSD产品,想必是英特尔存储团队下一阶段的重点。

  关于英特尔在数据中心以及存储领域的未来规划,Beverly Crair补充道,首先在CPU的发展方面,英特尔还将会继续秉承着自己的理念和发展优势,除了传统的硬件层面,未来英特尔在软件应用方面也花费了很大的力气和投入,比如像针对融合式存储的擦除编码都可以做优化,还有新的英特尔存储性能开发套件,主要应用是针对横向扩展领域iSCSI的协议支援以及性能优化,这些都是未来英特尔立足于企业级市场的强大优势和推动力。

  据悉,英特尔和美光的工厂已经开始生产3D XPoint闪存,首款使用3D XPoint闪存的产品预计在2016年问世,将使用20nm工艺、双层堆栈的128Gb核心闪存。虽然目前英特尔在存储市场的占有份额远不如三星,但这不乏是一种弯道超车的方式。毕竟3D XPoint闪存还是独一份,其他厂商还没有类似的产品,业内人士认为,英特尔有机会领先对手5-7年时间。

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