2015年,作為自NAND閃存以來的首項新型非易失性,規?;鎯夹g,3D XPoint由開發伙伴英特爾和美光首次發布,當時稱其速度和耐久性都是NAND閃存的1000倍,引起巨大轟動。

但后來證實這個性能比只是理論上的,3D XPoint的實際測試結果是比NAND的速度快10倍,后者需要在新數據寫入之前擦除現有數據。此外,這個新的固態存儲器可能因為價格約為DRAM的一半(雖然比NAND要貴)而在數據中心如魚得水。

與此同時,隨著交易型數據的增長,云計算,數據分析和新一代工作負載將需要更高的性能存儲。

Gartner半導體與NAND閃存研究副總裁,Joseph Unsworth表示:“這是一項重要的技術,它將對數據中心的使用產生重大影響,而對PC方面影響程度較小。不論是超大規模數據中心,云服務提供商還是傳統企業級存儲客戶,它們都對這項技術感興趣?!?/strong>

雖然3D XPoint不會讓公司徹底淘汰和更換它們的所有服務器DRAM,但它能讓IT經理通過更換其中的一部分來降低成本,同時也增強了其基于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存儲新形式,性能和耐久性比NAND閃存高得多。而價格方面,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Gartner介紹,3D XPoint預計在大批量購買基礎上,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說明3D XPoint是什么,但它們表示,3D XPoint不是基于電子的存儲。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——被認為是NAND未來可能的競爭對手的兩種新興非易失性存儲技術。

這個(由存儲專家支持的)排除法得出的結論是,3D XPoint是一種相變存儲器,因為美光先前開發了這項技術并且它的特性與3D XPoint非常類似。

PCM是一種非易失性存儲器的形式,是將玻璃狀材料(我們稱為硫屬化物)從結晶到非結晶狀態的相互轉化產生的導電性差異來存儲數據。該描述與美光流程集成主管,Russ Meyer公開表示的,存儲元件本身只是在兩個不同的電阻狀態之間移動的說法相符。在PCM中,非晶態的高電阻讀作二進制0;較低電阻的結晶狀態讀為1。

為什么3D XPoint會如此受關注?因為3D XPoint技術跨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,這意味著新的內存將能夠處于不敗之地。

相比之下,現在NAND閃存持續3000到10000次的擦寫周期。采用磨損均衡和糾錯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(如事務數據所需的)的能力。

該組合讓3D XPoint填補了數據中心存儲器體系——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閃存固態存儲。

那么為什么對一些數據中心有好處呢?英特爾非易失性存儲器解決方案組NVM解決方案架構總監,James Myers表示,3D XPoint旨在服務未優化內存處理的隨機事務數據集服務。例如,它可以用于對現有數據集執行有限的實時分析或存儲和更新記錄,畢竟沒有多少人想為越來越高的連續吞吐量來額外付錢。

相反地,NAND閃存將在存儲近線數據方面展現優勢,使用面向列的數據庫管理系統執行分析。但這需要32個或更多突出的讀/寫操作或更高的隊列深度。

英特爾首款3D XPoint SSD(P4800X)可以在16甚至更少的隊列深度執行高達讀取IOPS為550000,寫入IOPS為500000。雖然英特爾的頂級NAND閃存SSD能夠實現400000IOPS甚至更高的性能,但它們只能在更深的隊列深度上才能實現。

像DRAM一樣,3D XPoint可以按字節尋址,這意味著每個存儲單元都有一個獨特的位置。與塊級NAND不同,在應用程序搜索數據時沒有開銷。

據IDC稱,3D XPoint作為一個新存儲層的推出,是從大型云和大規模數據中心成為技術主導力量以來首要技術轉型之一。

3D XPoint何時可用?英特爾的Optane和美光的QuantX對3D XPoint技術發展走向不同,且已經各立門戶。英特爾的Optane品牌適用于數據中心和臺式機,旨在加速數據訪問,同時實現經濟實惠的存儲容量價格。

上個月,英特爾開始利用新技術發布其首款產品——英特爾發布基于3D Xpoint存儲介質,面向PC端的英特爾傲騰(Optane)內存模塊,首批16GB和32GB將從4月24日起上市,英特爾建議售價為44美元和77美元。面向數據中心的375GB容量英特爾Optane SSD——DC P4800X(1520美元)硬盤,國內阿里和騰訊已經搶先預購。DC P4800X采用PCIe NVMe 3.0 x4(四通道)接口。

英特爾傲騰(Optane)內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上的任意SATA連接存儲設備,平臺則指定為“Intel Optane內存就緒”。 該內存模塊充當以緩存形式來提高筆記本和臺式機的性能。

雖然DC P4800是第一款基于3D XPoint的數據中心級SSD,但英特爾表示未來會推出更多的產品,包括今年第二季度推出擁有750GB容量的企業級Optane SSD,同時1.5TB SSD預計在今年下半年發售。

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

英特爾計劃在明年以DRAM型DIMM模塊的形式發售Optane。

目前,美光預計2017年下半年首次銷售QuantX產品,2018年是“更大的一年”,2019年將是“突破性”的收入年。

3D XPoint最終會殺死NAND閃存嗎?可能不會。英特爾和美光都表示,基于3D XPoint的SSD與NAND互補,彌補了它與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濟規模的增大,分析師認為3D XPoint最終可能會挑戰現有的內存技術——不是NAND,而是DRAM。

Gartner預測,3D XPoint技術將在2018年末開始在數據中心的采用率將會顯著提高。

然而,這種技術轉型需要時間。數據中心生態系統必須為了適用新內存而進行調整,包括新的處理器芯片組和第三方應用程序。

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

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

去年秋天,三星的新型Z-NAND內存亮相,顯然是3D XPoint的競爭對手。據稱尚未發布的Z-NAND SSD運行速度是3D NAND閃存的四倍,順序讀取速度提高1.6倍,三星預計今年將推出Z-NAND。

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崔歡歡

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