12.23 Optane+NAND方案势如破竹

在NAND Flash,TLC、MLC、QLC,3D NAND的广大英雄里,你傲视一切如等闲;你在存储系统中运行起来之后,让整个系统犹如在九霄云间狂奔,无人能追赶得上。江湖中一直都有你的各种传说和渲染,然而都是浮云,你那令人惊叹的性能,让人错把你认为是SDRAM,这其实已经说明了一切。


傲视群雄我独尊,

腾云驾雾尔狂奔。

不看广告看疗效,

错把闪存当内存。


傲腾不错。


Optane+NAND方案势如破竹


这说的是谁,想必大家已经都清楚了,那就是Intel的Optane(傲腾)存储器。从标准PCIE插卡、U.2 SFF8639的NVMe SSD,到M.2消费类产品。利用3D Xpoint这种超高速非易失性存储介质,实现了接近SDRAM的速度以及大幅高于SDRAM的容量。在NAND Flash和SDRAM之间填补了空白区。


Optane+NAND方案势如破竹

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Intel的生态控制范围如今已不局限在CPU、DDR、PCIe等领域,而是已经覆盖到了数据最终的着陆点也就是存储介质上。得益于Intel在半导体设计制造领域端到端的强大能力,在半导体存储器大行其道的时代,Intel则终于有了施展空间,至今已经设计制造了自己的3D NAND,Optane介质以及对应的SATA/NMVe/Ruler/M.2接口 SSD以及PCIe AIC标卡,并因为很高的产品稳定性和性能,如今已经在数据中心领域取得了首屈一指的占有量。


Intel 3D NAND的背后


拥有核心技术并引领行业技术前沿


在3D NAND方面,Intel凭借强大的设计制造能力,采用设计门槛更高但是可靠性也更高的Floating Gate技术。该技术相比Charge Trap技术拥有更强的电子绝缘能力,从而实现更高的可靠性和可用性。


Optane+NAND方案势如破竹

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在QLC闪存方面,英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢这样说道:“今天我们有了96层了,在2020年,我们发给我们合作伙伴和客户的产品就会变成144层的,你可以看到144层的QLC,不仅是144层的,还是QLC的,我们可以稳定俘获电子,所以它放在数据中心是很可靠的,今天数据中心当中已经有很多客户已经测试过了,正在部署QLC。”


Optane+NAND方案势如破竹

“QLC是每个Cell里面有16个电子状态,但是实际上我们非常有信心的是,因为我们电子数量在每个单元的保证,所以可以做到32个电子状态,下一步我们会走向PLC,进一步提高密度。除了XYZ三个方向之外,还有从TLC到QLC甚至到PLC,这都是我们生产工艺的领先性,架构的领先性,制成上的领先性来助力我们的。”


Optane+NAND方案势如破竹


看来PLC介质指日可待,值得一提的是,PLC介质会进一步占据相当一部分机械硬盘的市场。


有世界一流的晶片制造产线


值得一提的是,Intel在中国大连开发区的Fab工厂为Intel的3D NAND提供了有力的产能。英特尔非易失性存储方案事业部副总裁,英特尔大连存储技术与制造基地总经理梁志权表示:“我们在2007年宣布在大连选址,然后这座工厂破土动工,在2010年左右,我们第一间晶圆厂,也就是Fab 68工厂正式通过了内部检测开始生产晶圆”,梁志权表示,大连Fab工厂之所以能生产高于其他Fab的晶片,原因就在于在遵守操作规程方面,大连工厂的员工格外重视,甚至大连的工程师曾经给位于美国新墨西哥州的Fab工厂做培训,在当前背景下,中国工程师培训美国的工程师仿佛让人难以置信。


Optane+NAND方案势如破竹

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注:大连Fab工厂是Intel位于亚洲的唯一一家Fab


Optane案例势如破竹


2019年初,Intel就开始大力推广傲腾的软硬件生态。1年的时间,傲腾可谓是在各大数据中心遍地开花。Intel这家公司的一个强大之处在于,其对用户的业务系统有深入的了解,并积极开发各类上层软件库和工具,以便让用户更好的使用底层硬件,而这种注重业务和软件生态能力的建设的能力,很少有半导体公司能够做到Intel这样。


如下图所示,Intel总结了傲腾的一些典型应用场景,可以看到Intel在全部这些复杂的业务系统中都进行了深刻的研究、测试和调优。


Optane+NAND方案势如破竹


下图展示了Intel总结的傲腾存储器所应用在的主流业务系统的占比。这些数据对于整个业界有很强的参考价值。


Optane+NAND方案势如破竹


在下面的几个数据中心案例中,无一例外,利用Optane+NAND都可以大幅降低成本同时提升性能。相比将数据都存放在RAM中而言,采用少量RAM+Optane+NAND,可以轻松获取更大容量的高速存储器空间,因为DRAM目前单条容量普遍在16GB左右,而一条Optane则可以达到512GB,将来更是可达到2TB。利用相比DRAM稍微低一些的性能,和远大于DRAM的容量密度,最终核算下来,结果就是成本大幅下降,这一点强烈吸引着那些对内存需求量很大的大规模数据中心业务。


英特尔中国区非易失性存储方案事业部战略业务拓展经理 Benny Ni表示:“当我们讲Optane更贵的时候,其实把它放在整个系统里看的话,可以发现Optane加上QLC的成本更低。我们来看一下对比方案,对比技术是TLC的,而且都是英特尔的NAND。传统的方案是全部使用TLC,新的方案是用OptaneSSD加上QLC,这样做了整合之后,你会发现CEPH存储容量变得更大,性能变得更好了,而整个TCO是没有变化的。由于90、10%的规则存在,异构存储是更有效的,性能更好,总体TCO更低。”


Optane+NAND方案势如破竹

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Intel将几十个案例场景梳理到了下列网站中,并做了可视化动态展示,大家有兴趣可以访问。

案例网站:inteloptane.chinait.com


商用存储系统也开始部署傲腾


商用存储系统一般具有较大的DDR SDRAM用于数据缓存,以此保障相比开源存储系统更优越精细可控的QoS,当然,也需要配备备点电池以防止突然掉电导致的数据丢失。


随着NAND成本不断下降,商用存储系统也开始大量使用闪存来存放一些关键元数据,比如Raid信息、数据布局表、各类状态信息等等。这样做既可以降低DDR RAM的使用量,又可以减小备电电池的容量,使得成本有相当程度的降低。然而NAND虽然非易失,但是其速度用来替代DRAM确实有些尴尬。Optane介质则刚好能解决这个问题。


对于商用的存储系统,傲腾存储器凭借与DRAM更接近的性能,同时具备非易失性,这对商用存储系统来讲其实是有很强吸引力的。


浪潮存储系统近几年崛起迅速,其全自研中端存储系统AS5500G2更是在SPC-1性能测试中夺冠。


Optane+NAND方案势如破竹


浪潮存储系统率先在商用存储系统中采用了Intel的Optane存储介质,利用Optane来存储“烫数据”,比如一些关键元数据,可以达到小于1μs的延迟,同时60 DWPD的高寿命,完全不需要担心寿命问题。
Intel在各大数据中心深耕细作,同时在使能OEM/ODM合作伙伴方面投入大量精力,如今傲腾已经稳稳占据在DRAM和NAND之间,成为一种普遍普惠的方案,不得不说,Intel的技术确实领先且好用。



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