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常问问题:3D xpoint Memory - NAND Flash杀手或DRAM替换?

作为第一个新的非易失性,大规模销售的存储技术,自NAND Flash以来,3D Xpoint在2015年首次通过开发合作伙伴Intel和Micron宣布的速度巨大。它被吹捧为比NAND闪光快1000倍,耐久性高达1000倍。

实际上,性能索赔仅在纸上是真实的; 3D xpoint率先比NAND快10倍,这需要在写入新数据之前要删除现有数据。

然而,新的固态记忆可能在数据中心找到一个地方,因为它大约是DRAM价格的一半(尽管仍然比NAND仍然是肋骨)。这是因为它适用于传统的内存技术来提高性能。

英特尔

英特尔的PC模块充当了一种缓存,以加速与SATA攻击的存储器的计算机性能。

随着事务性数据的增长,云计算,数据分析和下一代工作负载需要更高的性能存储。

输入,3d xpoint。

“这是一个重要的技术,将对数据中心的使用和PC方面较小的程度来说,这是一个重要的技术,”Gartner的Semiconductors和Nand Flash的研究副总裁Joseph Unsworth说。“无论是你的超越数据中心,云服务提供商还是传统的企业存储客户,他们”对技术非常感兴趣“。

虽然3D XPoint获胜“T Condince Companies RIP并替换其所有服务器DRAM,但它将允许IT经理通过更换其中一些 - 同时增强其基于NAND基于闪存的SSD的性能。

什么是3d xpoint?简单地说,它是一种新的非易失性,固态存储形式,具有比NAND闪光更大的性能和耐久性。价格明智,它位于DRAM和NAND之间。

DRAM目前为每千兆字节5美元的北方成本为5美元; NAND每场演出约25美分。根据Gartner的说法,3D XPoint预计将在每节演出的大约2.40美元左右降落。它预计通过至少2021年的昂贵比NAND更昂贵。

虽然Intel和Micron都没有详细说明3D XPoint是什么,但它们已经表示它不是基于电子的存储,就像闪存和DRAM的情况一样,它没有使用晶体管。他们还表示,它没有电阻RAM(RERAM)或MEMIRISTOR - 两个新兴的非易失性记忆技术认为可能是NAND的未来竞争对手。

消除(通过存储专家支持的过程)将3D XPoint作为一系列相变存储器,因为微米先前开发了该技术,其性质非常相似。

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专家已经假设3D XPoint是一种相变存储器,如Micron先前开发的技术及其性质非常相似。

PCM是一种非易失性存储器的形式,基于使用电荷来改变玻璃状物质 - 致硫化物的区域 - 从结晶到随机状态来改变硫属化物。该描述与Russ Meyer,Micron的流程集成总监匹配,公开表示:“存储器元素本身只是在两个不同的状态之间移动。”

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在PCM中,无定形状态的高电阻被读为二进制0;较低电阻晶体状态是1。

3D XPoint“的架构类似于堆叠亚颌骨窗口屏幕,其中导线交叉有硫族化物材料的柱,包括开关,允许访问数据的数据。

“与传统的DRAM不同,将其信息存储在电容器或NAND内存中的电子存储器或NAND内存中,这将使用材料本身的散装材料性能变化来存储[有点]是零还是一个, “罗布鲁克·罗克斯的罗布鲁克”的非易失性记忆解决方案组。“这使我们能够扩展到小维度,并且可以启用新的内存。”

为什么3D xpoint非常关注?由于3D XPoint技术在PCIe / NVME界面中提供了高达10倍的NAND闪存的性能,并且具有高达1,000次的耐久性。一千次NAND Flash的耐力将超过一百万个写入周期,这意味着新记忆将持续,好吧,几乎永远。

相比之下,今天的NAND闪存持续3,000到10,000次擦除写入周期。通过磨损练级和纠错软件,可以提高这些循环,但它们仍然不在近一百万的写入周期附近。

它的3D xpoint“的低延迟 - 1,000即将到的NAND闪存和DRAM延迟的十倍 - 这使得它闪耀,特别是其在高输入/输出操作中提供的能力,例如交易所需的能力数据。

Combo允许3D XPoint填充数据中心存储层次结构中的间隙,包括处理器,DRAM,NAND闪光灯(SSD),硬盘驱动器和磁带或光盘上的SRAM。它适用于挥发性DRAM和非易失性NAND闪存固态存储。

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英特尔的第一级企业级SSD基于3D XPoint技术,DC P4800X使用PCIe NVME 3.0 X4(四通道)接口。

那么为什么它对一些数据中心有好处?NVM Solutions架构的James Myers是英特尔非易失性存储器解决方案组的NVM解决方案架构主任,所述3D XPoint用于随机服务,事务数据集未针对内存处理。(英特尔调用其技术视角内存的版本。)

“Optane将在存储器中为架构提供最高的温暖和一部分的最高末端,以便在架构优化[用于内存处理] ......甚至扩展内存大小或空间最热的一层,“迈尔斯说。“这些是非常多的随机交易。”

例如,它可用于在当前数据集或实时存储和更新记录上执行有限的实时分析。

相反,NAND Flash将在其用于存储基于批处理的近端数据的近线数据的用途 - 使用面向列的数据库管理系统进行分析。这将需要32个出色的读/写操作的队列深度或更高。

“没有很多人愿意为更高的顺序吞吐量支付很多额外的资金。很多分析......可以在上午2点和5点之间完成。当没有人交易许多业务时,“迈尔斯说。

英特尔的第一个3D XPoint SSD - P4800x - 每秒最多可执行550,000次读取输入/输出操作(IOPS),50,000次以16或更少的队列深度写入IOPS。虽然英特尔的顶级NAND-Flash基础的SSD可以实现40万IOP或更好,但它们只能使用更深的队列深度。

像DRAM一样,3D XPoint可以是字节寻址的,意思是每个内存单元具有唯一的位置。与块级别NAND不同,当应用程序搜索数据时,否则不会开销。

“这不是闪光,它不是DRAM,它之间的东西,这是生态系统支持将能够利用这项技术的重要事项,”不斯华斯说。“我们”还没有看到任何[非易失性] DIMM部署。所以它仍然是一个正在努力的地区。“

根据IDC的说法,将3D XPoint作为新的存储层引入了新的存储层之一,也是自大云和超高音数据中心的出现以来的第一个主要技术转换之一作为技术的主导力。

3D xpoint将可用何时可用?英特尔已经将自己的路径雕刻出来与微米的3D XPoint技术分开。英特尔描述了它适用于数据中心和桌面的Optane品牌,称它攻击了加速对数据的访问的完美平衡,同时价格合理地维持Mega存储容量。

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Optane Memory PC Accelerator模块使用PCIe / NVME接口,将英特尔的S 3D XPoint存储器靠近处理器,并且具有比SATA连接设备更少的开销。

Micron将其QuantX SSDS看到最适合数据中心。但至少有一位高管暗示了一个消费类SSD在路上的可能性。

2015年,3D XPoint晶片的有限生产开始于IM Flash Technologies,Intel和Micron的Connock Fabrication Venture,犹他州Lehi。批量生产开始于去年。

上个月,英特尔开始运送其第一个产品,新技术:用于PC的英特尔Optane存储器PC加速器模块(16GB / MSRP $ 44)和(32GB / $ 77);和数据中心375GB英特尔Optane SSD DC P4800x,($ 1,520)扩展卡。DC P4800X使用PCIe NVME 3.0 X4(四通道)接口。

Optane Memory PC Accelerator模块可用于加速安装在第7代(Kaby Lake)英特尔核心处理器的平台中安装的SATA附加的存储设备,指定为“Intel Optane Memory Ready”。Aptane加载项内存模块充当了一种缓存,以提高笔记本电脑和台式机的性能。

虽然DC P4800是第一个基于3D XPoint的数据中心SSD,但英特尔表示将很快推出,包括今年第二季度拥有750GB的企业Optane SSD,以及1.5TB的SSD “预计将于今年下半年发货。

这些SSD也将是可用于PCI-Express / NVME和U.2插槽的模块,这意味着它们可以基于AMD的32核心Naples处理器的某些工作站和服务器中使用。

英特尔还计划以明年以DRAM式DIMM模块的形式运送Optane。

目前,Micron期望在2017年下半年进行QuantX产品的首次销售,2018年是“更大的一年”,2019年是“爆炸”的收入年。

3D Xpoint会影响计算机性能如何?Intel声称其Optane加载项模块将PC启动时间减半,将整体系统性能提升28%并加载游戏速度较快65%。

DC P4800在随机读/写环境中执行最佳,可以增强服务器DRAM。Optane在运行随机读取和写入时亮起,在服务器和高端PC中很常见。Optane的随机写入高达传统SSD速度的10倍,读取速度快三倍。(对于顺序操作,英特尔仍然建议基于NAND基于闪存的SSD。)

例如,375GB DC P4800 SSD零售容量约为4.05美元/ GB,随机读取速率高达550,000 IOPS,使用4K块在队列深度为16。它分别具有高达2.4gb / s和2gb / s的顺序读/写率。

相比之下,英特尔NAND基于闪存的数据中心SSD,如400GB DC P3700零售价为645美元或约1.61美元/ GB。从性能角度来看,P3700 SSD在更高的队列深度下提供高达45万IOPS的4K随机读取率 - 最多128 - 顺序读/写入分别为2.8GB / s和1.9GB / s。 。

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英特尔的3D XPoint Optane SSD如何与其数据中心类NAND基于闪存的SSD进行比较。

此外,根据IDC的情况,新的DC P4800 SSD指定了10×10微秒的读/写入延迟,这与许多基于NAND基于闪存的SSD的SSD低。例如,DC 3700具有20微秒的平均等待时间,DC P4800的两倍。

“与基于闪存的SSD不同,P4800x的读取和写入延迟与基于闪存的SSD相比,其具有更快的写入与读取的SSD,”IDC在研究论文中陈述。

3d xpoint最终杀死nand flash吗?可能不会。Intel和Micron都表示,基于3D XPoint的SSD与NAND互补,填补它与DRAM之间的差距。然而,随着新的3D XPoint SSDS的销量拾取和规模经济增长,分析师认为它最终可能会挑战现有的内存技术 - 而不是NAND,但DRAM。

Gartner预测,3D XPoint技术将在2018年底开始在数据中心中看到显着的摄取。

“它已经从很多关键客户中得到了很多关注 - 而不仅仅是服务器,存储,超贱数据中心或云客户,而且是软件客户,”不斯华斯说。“因为如果您”重新能够有效地分析数据库,数据仓库,数据泄漏得更快且成本有效地,这变得非常吸引最终用户能够分析更多数据并实际执行此操作。

“所以我们确实相信这是一种变革技术,”他补充道。

然而,这种转变需要时间。数据中心生态系统必须调整以采用新内存,包括支持它的新处理器芯片组和第三方应用程序。

此外,目前只有两个提供商:英特尔和微米。长期来看,该技术可能由其他人产生,不斯华斯说。

但是还有其他类型的记忆力?有 - 即,竞争技术,如电阻RAM(RERAM)和遗物。但两者都没有生产高容量或大量运输。

去年秋天,三星首次宣告了新的Z-NAND记忆,这是一个明显的竞争对手3d xpoint。尚未发布的Z-NAND SSDS被声称到运动速度快4倍,比3D NAND闪光更好地读取1.6倍。三星预计今年将发布其Z-Nand。

好的,这也是如此意思是死了吗?不是由一个长镜头。虽然其他非易失性技术最终可能会挑战3D XPoint,但传统的NAND Flash仍然存在很长的发展路线图。根据Gartner的说法,它可能会看到至少有另外三个的循环将通过至少2025年通过。

虽然最新版本的3D或垂直NAND堆叠最多64层彼此的闪存单元,但对于传统的平面NAND,制造商已经看到明年从明年开始超过96层的堆叠,并且未来超过128层。

另外,预期每电池三级单元(TLC)Nand的电流3位移动到每种细胞四点电池(QLC)技术的4位,进一步提高密度并驱动制造成本。

“这是一个非常有弹性的行业,我们拥有世界上最大的半导体供应商......和中国。如果他们认为它不会超过三四年或五年,那么中国不会进入NAND Flash行业,因为它是不是超过三四年,“渴望说。“我看到3D NAND放慢速度,但我不喜欢击中墙壁。”

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