2015年,作為自NAND閃存以來的首項(xiàng)新型非易失性,規(guī)?;鎯?chǔ)技術(shù),3D XPoint由開發(fā)伙伴英特爾和美光首次發(fā)布,當(dāng)時(shí)稱其速度和耐久性都是NAND閃存的1000倍,引起巨大轟動(dòng)。

但后來證實(shí)這個(gè)性能比只是理論上的,3D XPoint的實(shí)際測試結(jié)果是比NAND的速度快10倍,后者需要在新數(shù)據(jù)寫入之前擦除現(xiàn)有數(shù)據(jù)。此外,這個(gè)新的固態(tài)存儲(chǔ)器可能因?yàn)閮r(jià)格約為DRAM的一半(雖然比NAND要貴)而在數(shù)據(jù)中心如魚得水。

與此同時(shí),隨著交易型數(shù)據(jù)的增長,云計(jì)算,數(shù)據(jù)分析和新一代工作負(fù)載將需要更高的性能存儲(chǔ)。

Gartner半導(dǎo)體與NAND閃存研究副總裁,Joseph Unsworth表示:“這是一項(xiàng)重要的技術(shù),它將對(duì)數(shù)據(jù)中心的使用產(chǎn)生重大影響,而對(duì)PC方面影響程度較小。不論是超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心,云服務(wù)提供商還是傳統(tǒng)企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)客戶,它們都對(duì)這項(xiàng)技術(shù)感興趣?!?/strong>

雖然3D XPoint不會(huì)讓公司徹底淘汰和更換它們的所有服務(wù)器DRAM,但它能讓IT經(jīng)理通過更換其中的一部分來降低成本,同時(shí)也增強(qiáng)了其基于NAND閃存的SSD性能。

3D XPoint是什么?簡而言之,它是一種非易失性固態(tài)存儲(chǔ)新形式,性能和耐久性比NAND閃存高得多。而價(jià)格方面,它處于DRAM和NAND之間。

目前DRAM的成本在每GB容量5美元左右; NAND約為每GB容量25美分。據(jù)Gartner介紹,3D XPoint預(yù)計(jì)在大批量購買基礎(chǔ)上,每GB容量成本約2.40美元。至少到2021年,它的成本都要高于NAND。

雖然英特爾和美光都沒有詳細(xì)說明3D XPoint是什么,但它們表示,3D XPoint不是基于電子的存儲(chǔ)。就像閃存和DRAM一樣,它不使用晶體管。雙方還表示,它也不是電阻式RAM(ReRAM)或憶阻器——被認(rèn)為是NAND未來可能的競爭對(duì)手的兩種新興非易失性存儲(chǔ)技術(shù)。

這個(gè)(由存儲(chǔ)專家支持的)排除法得出的結(jié)論是,3D XPoint是一種相變存儲(chǔ)器,因?yàn)槊拦庀惹伴_發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)并且它的特性與3D XPoint非常類似。

PCM是一種非易失性存儲(chǔ)器的形式,是將玻璃狀材料(我們稱為硫?qū)倩铮慕Y(jié)晶到非結(jié)晶狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的導(dǎo)電性差異來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。該描述與美光流程集成主管,Russ Meyer公開表示的,存儲(chǔ)元件本身只是在兩個(gè)不同的電阻狀態(tài)之間移動(dòng)的說法相符。在PCM中,非晶態(tài)的高電阻讀作二進(jìn)制0;較低電阻的結(jié)晶狀態(tài)讀為1。

為什么3D XPoint會(huì)如此受關(guān)注?因?yàn)?D XPoint技術(shù)跨PCIe/NVMe接口提供了10倍的NAND閃存性能,和1000倍的耐久性。NAND閃存的1000倍耐久性將超過一百萬次的擦寫周期,這意味著新的內(nèi)存將能夠處于不敗之地。

相比之下,現(xiàn)在NAND閃存持續(xù)3000到10000次的擦寫周期。采用磨損均衡和糾錯(cuò)軟件可以改善擦寫周期,但仍不能接近100萬次擦寫周期。

3D XPoint的低延遲——是NAND閃存的千分之一,DRAM延遲的十倍,這尤其突顯了其提供高IO操作(如事務(wù)數(shù)據(jù)所需的)的能力。

該組合讓3D XPoint填補(bǔ)了數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)器體系——其中包括處理器上的SRAM,DRAM,NAND閃存(SSD),硬盤和磁帶或光盤——的缺陷。它將適用于易失性DRAM和非易失性NAND閃存固態(tài)存儲(chǔ)。

那么為什么對(duì)一些數(shù)據(jù)中心有好處呢?英特爾非易失性存儲(chǔ)器解決方案組NVM解決方案架構(gòu)總監(jiān),James Myers表示,3D XPoint旨在服務(wù)未優(yōu)化內(nèi)存處理的隨機(jī)事務(wù)數(shù)據(jù)集服務(wù)。例如,它可以用于對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)集執(zhí)行有限的實(shí)時(shí)分析或存儲(chǔ)和更新記錄,畢竟沒有多少人想為越來越高的連續(xù)吞吐量來額外付錢。

相反地,NAND閃存將在存儲(chǔ)近線數(shù)據(jù)方面展現(xiàn)優(yōu)勢,使用面向列的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)執(zhí)行分析。但這需要32個(gè)或更多突出的讀/寫操作或更高的隊(duì)列深度。

英特爾首款3D XPoint SSD(P4800X)可以在16甚至更少的隊(duì)列深度執(zhí)行高達(dá)讀取IOPS為550000,寫入IOPS為500000。雖然英特爾的頂級(jí)NAND閃存SSD能夠?qū)崿F(xiàn)400000IOPS甚至更高的性能,但它們只能在更深的隊(duì)列深度上才能實(shí)現(xiàn)。

像DRAM一樣,3D XPoint可以按字節(jié)尋址,這意味著每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)獨(dú)特的位置。與塊級(jí)NAND不同,在應(yīng)用程序搜索數(shù)據(jù)時(shí)沒有開銷。

據(jù)IDC稱,3D XPoint作為一個(gè)新存儲(chǔ)層的推出,是從大型云和大規(guī)模數(shù)據(jù)中心成為技術(shù)主導(dǎo)力量以來首要技術(shù)轉(zhuǎn)型之一。

3D XPoint何時(shí)可用?英特爾的Optane和美光的QuantX對(duì)3D XPoint技術(shù)發(fā)展走向不同,且已經(jīng)各立門戶。英特爾的Optane品牌適用于數(shù)據(jù)中心和臺(tái)式機(jī),旨在加速數(shù)據(jù)訪問,同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的存儲(chǔ)容量價(jià)格。

上個(gè)月,英特爾開始利用新技術(shù)發(fā)布其首款產(chǎn)品——英特爾發(fā)布基于3D Xpoint存儲(chǔ)介質(zhì),面向PC端的英特爾傲騰(Optane)內(nèi)存模塊,首批16GB和32GB將從4月24日起上市,英特爾建議售價(jià)為44美元和77美元。面向數(shù)據(jù)中心的375GB容量英特爾Optane SSD——DC P4800X(1520美元)硬盤,國內(nèi)阿里和騰訊已經(jīng)搶先預(yù)購。DC P4800X采用PCIe NVMe 3.0 x4(四通道)接口。

英特爾傲騰(Optane)內(nèi)存模塊可用于加速任何安裝在第七代(Kaby Lake)基于英特爾核心處理器的平臺(tái)上的任意SATA連接存儲(chǔ)設(shè)備,平臺(tái)則指定為“Intel Optane內(nèi)存就緒”。 該內(nèi)存模塊充當(dāng)以緩存形式來提高筆記本和臺(tái)式機(jī)的性能。

雖然DC P4800是第一款基于3D XPoint的數(shù)據(jù)中心級(jí)SSD,但英特爾表示未來會(huì)推出更多的產(chǎn)品,包括今年第二季度推出擁有750GB容量的企業(yè)級(jí)Optane SSD,同時(shí)1.5TB SSD預(yù)計(jì)在今年下半年發(fā)售。

這些固態(tài)硬盤也會(huì)成為模塊,可用于PCI-Express/NVMe和U.2插槽,這意味著它們可以應(yīng)用到基于AMD 32核Naples處理器的一些工作站和服務(wù)器。

英特爾計(jì)劃在明年以DRAM型DIMM模塊的形式發(fā)售Optane。

目前,美光預(yù)計(jì)2017年下半年首次銷售QuantX產(chǎn)品,2018年是“更大的一年”,2019年將是“突破性”的收入年。

3D XPoint最終會(huì)殺死NAND閃存嗎?可能不會(huì)。英特爾和美光都表示,基于3D XPoint的SSD與NAND互補(bǔ),彌補(bǔ)了它與DRAM之間的差距。然而,隨著新的3D XPoint SSD的銷售量的提高以及經(jīng)濟(jì)規(guī)模的增大,分析師認(rèn)為3D XPoint最終可能會(huì)挑戰(zhàn)現(xiàn)有的內(nèi)存技術(shù)——不是NAND,而是DRAM。

Gartner預(yù)測,3D XPoint技術(shù)將在2018年末開始在數(shù)據(jù)中心的采用率將會(huì)顯著提高。

然而,這種技術(shù)轉(zhuǎn)型需要時(shí)間。數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)必須為了適用新內(nèi)存而進(jìn)行調(diào)整,包括新的處理器芯片組和第三方應(yīng)用程序。

此外,3D XPoint目前只有兩家提供商——英特爾和美光。不久之后,該技術(shù)可能會(huì)由其他人生產(chǎn)。

那還有其它類型的內(nèi)存呢?有。比如ReRAM和憶阻器。但是沒有一個(gè)有高容量或是大批量發(fā)售的。

去年秋天,三星的新型Z-NAND內(nèi)存亮相,顯然是3D XPoint的競爭對(duì)手。據(jù)稱尚未發(fā)布的Z-NAND SSD運(yùn)行速度是3D NAND閃存的四倍,順序讀取速度提高1.6倍,三星預(yù)計(jì)今年將推出Z-NAND。

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崔歡歡

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