引領(lǐng)存儲(chǔ)未來(lái)英特爾內(nèi)存和存儲(chǔ)展示日亮點(diǎn)解析

袁怡男 李實(shí)

英特爾雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)和強(qiáng)大的創(chuàng)新能力不僅僅體現(xiàn)在CPU領(lǐng)域，存儲(chǔ)領(lǐng)域其實(shí)也是英特爾的強(qiáng)項(xiàng)。尤其是近兩年來(lái)，英特爾在3D NAND和傲騰系列存儲(chǔ)產(chǎn)品上的持續(xù)發(fā)力，使得存儲(chǔ)業(yè)界充分領(lǐng)略了英特爾在存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)上的“厚積薄發(fā)”。9月26日，在韓國(guó)首爾舉行的英特爾內(nèi)存和存儲(chǔ)展示日（INTEL Memory Storage Day）上，英特爾向人們介紹了未來(lái)存儲(chǔ)領(lǐng)域的發(fā)展計(jì)劃和技術(shù)研發(fā)進(jìn)度。本文特別摘選了其中的亮點(diǎn)和精華內(nèi)容，向大家展示英特爾在存儲(chǔ)、內(nèi)存產(chǎn)業(yè)上的最新動(dòng)態(tài)。

不斷發(fā)展：英特爾展示產(chǎn)品路線圖

英特爾是全球最大的存儲(chǔ)芯片廠商，旗下產(chǎn)品包括3D NAND、傲騰SSD等創(chuàng)新性產(chǎn)品。在展會(huì)上，英特爾給出了存儲(chǔ)產(chǎn)品路線圖，包含相關(guān)傲騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存、傲騰Dc固態(tài)盤(pán)以及3D NAND產(chǎn)品的發(fā)展計(jì)劃。

目前英特爾面向企業(yè)級(jí)用戶的新一代產(chǎn)品是第二代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，代號(hào)為Cascade Lake，而支持做騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存則是本代至強(qiáng)處理器的最大創(chuàng)新。傲騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存的研發(fā)代號(hào)是“ApachePass”，搭配的做騰Dc固態(tài)盤(pán)型號(hào)為Dc P4800X，研發(fā)代號(hào)為“coldStream”，3D NAND方面則是目前主流的P46XX和P45X炳個(gè)系列。

接下來(lái)，英特爾將更新處理器為Cooper Lake和Ice Lake架構(gòu)，與其同步發(fā)布的存儲(chǔ)相關(guān)產(chǎn)品自然會(huì)改變。下一代英特爾的傲騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存研發(fā)代號(hào)將使用“BarlowPass”。不過(guò)由于是下一代的產(chǎn)品，所以淚關(guān)信息目前也很有限。

除了做騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存外，傲騰Dc固態(tài)盤(pán)也是英特爾最重要的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。下一代傲騰Dc固態(tài)盤(pán)的研發(fā)代號(hào)是“AIder Stream”，英特爾宣稱將對(duì)這款產(chǎn)品做出重大的性能改進(jìn)，并且提供了一個(gè)圖表用于暗示AIder Stream的性能。圖表中顯示Alder stream的性能曲線末端被人為截?cái)嗔?，這表明其隨機(jī)10性能應(yīng)該至少提高了一倍。另外，在存儲(chǔ)控制器方面，消息顯示搭配新產(chǎn)品的英特爾新型存儲(chǔ)控制芯片有望大幅度提高產(chǎn)品的使用壽命。針對(duì)消費(fèi)者的產(chǎn)品方面，英特爾似乎有計(jì)劃提供新的產(chǎn)品以取代現(xiàn)有的傲騰SSD 900P和905P兩款型號(hào)，并最終取代雙端口的傲騰SSD Dc P4800X，但是英特爾并沒(méi)有給出太多信息，依舊需要繼續(xù)等待。

在3D NAND產(chǎn)品上，英特爾的路線圖顯示下一代產(chǎn)品代號(hào)為“Cliffdale-R”以及“Arbordale+”，其堆疊層數(shù)分別為96層和144層，這也是首次看到英特爾有如此高堆疊層數(shù)的3D NAND產(chǎn)品。英特爾宣稱96層的產(chǎn)品將在今年上市，2020年就可以看到144層堆疊的3D NAND產(chǎn)品70

除了產(chǎn)品路線圖信息外，還有一些其他的信息在此次會(huì)議上發(fā)布。有關(guān)傲騰產(chǎn)品未來(lái)的生產(chǎn)方面，英特爾將在位于新墨西哥州Rio Rancho的工廠運(yùn)營(yíng)一條新的做騰技術(shù)開(kāi)發(fā)線，并宣布代號(hào)為“Barlow Pass”的第二代英特爾做騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存將在2020年與下一代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器一同發(fā)布。

容量更大、速度更快：新一代QLC SSD 665p

英特爾此次在演講中有關(guān)3DNAND的內(nèi)容主要都集中在QLc產(chǎn)品上，這也是本次展會(huì)中少有的幾款面向個(gè)人用戶和消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的產(chǎn)品。從過(guò)往來(lái)看，英特爾SSD 660p堪稱迄今為止最成功的QLC ssD。新一代的產(chǎn)品則是本次展會(huì)展示的SS D665p，這款新品將替代660p的市場(chǎng)和產(chǎn)品地位。

從產(chǎn)品角度來(lái)看，665p使用了96P=堆疊的QLC顆粒，前代產(chǎn)品660p只有64層。存儲(chǔ)控制芯片則沒(méi)有發(fā)生變化，依舊采用的是silicon MotionSM2263 4通道存儲(chǔ)控制器。從產(chǎn)品角度來(lái)說(shuō)，在更換了堆疊層數(shù)更高的顆粒后，單位面積的容量會(huì)提升，成本也有可能降低。因此在商業(yè)策略方面，我們估計(jì)英特爾將不會(huì)改變現(xiàn)有產(chǎn)品的容量范圍值，但是可能會(huì)略微降低一些價(jià)格使其更親民。

性能方面，英特爾展示了一些簡(jiǎn)單的測(cè)試，展示1TB的665p相對(duì)1TB的660p的性能差異，其中連續(xù)傳輸速度提高T40%-50%，隨機(jī)訪問(wèn)速度提高了約30%，測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)源于beta版本的CrystalDiskMark 7。但是這個(gè)測(cè)試由于數(shù)據(jù)量較小、測(cè)試內(nèi)容不夠細(xì)致等原因，反應(yīng)的其實(shí)是ssD內(nèi)置的SLC緩存的性能，并不能代表QLC顆粒的性能——恰好這部分才是人們最關(guān)注的內(nèi)容。業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，英特爾新的QLC顆粒在順序10方面最多改進(jìn)約20%。另外，之前對(duì)英特爾660p的測(cè)試表明，在足夠高.的隊(duì)列深度的情況下，這款QLc顆粒的產(chǎn)品持續(xù)讀寫(xiě)速度也能達(dá)到1.7GB/s-1.8GB/s，665p可能將這種性能改進(jìn)擴(kuò)展至比較低的隊(duì)列深度，比如QDl，這樣將改善大部分日常應(yīng)用場(chǎng)景下的性能表現(xiàn)。

從665p的PcB照片上來(lái)看，它沒(méi)有太多改變，依舊是單面、4顆粒即可達(dá)成2TB的容量。英特爾目前還沒(méi)有正式發(fā)布665p，并目也沒(méi)有透露這款產(chǎn)品的上市時(shí)間，但考慮到665p產(chǎn)品已經(jīng)可以實(shí)測(cè)，那么距離正式發(fā)布時(shí)間應(yīng)該很近了，—旦價(jià)格方面略有降低的話，將有很大可能成為新一代頗具性價(jià)比的大品牌NVte SSD產(chǎn)品。

繼續(xù)堆層還不夠，還要5bit：144層堆疊和5bitPLC

從665p的展示和消息披露可以看出，英特爾的堆疊層數(shù)已經(jīng)從之前的64層來(lái)到了96層，并且很快就可以商業(yè)化。在96層之后，英特爾下一代堆疊層數(shù)會(huì)一下子躍升至144層。

英特爾的144層3D NAND顆粒初代產(chǎn)品將依舊采用QLC技術(shù)，當(dāng)然英特爾也宣稱通過(guò)改進(jìn)的3D浮柵存儲(chǔ)單元，使得其數(shù)據(jù)保存能力要比大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手采用的電荷阱更為出色。在堆疊方面，英特爾目前沒(méi)有說(shuō)明將如何進(jìn)一步堆疊更多的層數(shù)。不過(guò)從業(yè)界發(fā)展情況來(lái)看，堆疊層數(shù)超過(guò)某一個(gè)極值后，由于大量的通孔管線需要占據(jù)不菲的芯片面積，繼續(xù)提升堆疊層數(shù)將很難帶來(lái)芯片存儲(chǔ)面積的提升，反而會(huì)造成可靠性和生產(chǎn)方面的困難。因此，業(yè)內(nèi)普遍采用“堆疊的堆疊”來(lái)完成更高層數(shù)NAND芯片的生產(chǎn)。傳聞?dòng)⑻貭栐?44層的堆疊顆粒的設(shè)計(jì)上，將采用雙堆疊的“72+72”的方式，也就是堆疊兩個(gè)72層NAND產(chǎn)品的方式完成，而不是三堆疊的“48+48+48”的方式。

要進(jìn)一步挖掘NAND產(chǎn)品的潛能，除了堆疊的方法外，使用更多bit數(shù)量、精確控制更多的電壓就成了另一條路線。在SLC、MLC、TLC和QLC之后，英特爾也加入了5bit的PLC陣營(yíng)，每個(gè)單元存儲(chǔ)5bit數(shù)據(jù)，控制32個(gè)電壓狀態(tài)。與QLc NAND相比，在同容量環(huán)境下，PLC可以幫助廠商降低25%左右的成本，這意味著PLc ssD的價(jià)格將進(jìn)一步逼近HDD機(jī)械硬盤(pán)。而如果使用相同成本的材料，PLC閃存則可以提升25%的存儲(chǔ)容量，推動(dòng)ssD的容量邁向8TB、16TB的方向。英特爾在展會(huì)上展出了PLC閃存的一些早期內(nèi)容，但對(duì)具體產(chǎn)品，英特爾依舊表示尚在研究，目前沒(méi)有確定實(shí)際產(chǎn)品是否可行，也沒(méi)有具體產(chǎn)品的時(shí)間表可提供。

抹平存儲(chǔ)鴻溝——英特爾傲騰系列產(chǎn)品

前文我們提到，本次展會(huì)的主要內(nèi)容依舊是面向企業(yè)和數(shù)據(jù)中心，英特爾也主要是為了展示傲騰技術(shù)、3D NAND在企業(yè)和數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，相關(guān)的新聞和會(huì)議幻燈片也緊扣這個(gè)主題。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)針對(duì)不同的企業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，不同的存儲(chǔ)模式可以大幅度提升應(yīng)用的性能，下面本文簡(jiǎn)單介紹一下。

從原理來(lái)看，目前我們使用的電腦存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，從高到低分別由緩存、片上存儲(chǔ)、內(nèi)存、3D NAND以及HDD機(jī)械硬盤(pán)組成。英特爾將這種存儲(chǔ)模式比作一個(gè)金字塔，金字塔的頂端是昂貴但是快速的cPu緩存等，末端是大容量但是便宜的HDD機(jī)械硬盤(pán)。不過(guò)，這個(gè)金字塔在很多情況下并不是平滑下降的，它們之間存在很多性能鴻溝，這就導(dǎo)致了很多應(yīng)用場(chǎng)景下容易存在瓶頸和性能不足。

以傳統(tǒng)的內(nèi)存搭配3D NAND的模式為例，內(nèi)存的延遲一般在100ns左右，NAND的延遲一般在100微秒級(jí)別，HDD機(jī)械硬盤(pán)的延遲在10ms左右，不同產(chǎn)品的延遲差高達(dá)三個(gè)數(shù)量級(jí)，也就是最高可達(dá)一千倍。當(dāng)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中無(wú)法獲得后需要轉(zhuǎn)去NAND和HDD查找時(shí)，讀寫(xiě)延遲所帶來(lái)的等待時(shí)間將會(huì)帶來(lái)效率的降低。典型的應(yīng)用場(chǎng)景如AI計(jì)算，大量的數(shù)據(jù)需要頻繁存取，就需要更大的數(shù)據(jù)緩沖空間和更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，此時(shí)憑借內(nèi)存的空間是顯然不夠的，NAN嘆太慢，怎么辦呢？

在這種情況下，英特爾認(rèn)為，傲騰系列產(chǎn)品的性能介于傳統(tǒng)DRAM產(chǎn)品和NAND之間，可以平滑地彌補(bǔ)這個(gè)性能鴻溝，更好地提高實(shí)際計(jì)算性能。同時(shí)英特爾還指出，根據(jù)不同的計(jì)算場(chǎng)景，可以采用不同的存儲(chǔ)分級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不同的性能匹配。

比如傳統(tǒng)的存儲(chǔ)服務(wù)器，不太需要考慮性能鴻溝的問(wèn)題，只需要更大的存儲(chǔ)空間，因此大容量的3DNAND顆粒搭配HDD是非常合理的選擇。AI訓(xùn)練設(shè)備則需要考慮相對(duì)有限的內(nèi)存和海量數(shù)據(jù)的對(duì)比，訓(xùn)練時(shí)數(shù)據(jù)讀取、交換需求的匹配情況。此時(shí)如果使用傲騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存和傲騰Dc固態(tài)盤(pán)作為DRAM和NAND之間的緩沖，大量數(shù)據(jù)放置在高速的傲騰的緩沖區(qū)中，和DRAM形成平滑的高低性能搭配組合，將在很大程度上顯著提升計(jì)算效率。在一些傳統(tǒng)的計(jì)算需求中，傲騰數(shù)據(jù)中心級(jí)持久內(nèi)存的出現(xiàn)，也可以在很大程度上利用傲騰內(nèi)存的非易失性、傲騰Dc固態(tài)盤(pán)的高速度等特性來(lái)提高數(shù)據(jù)計(jì)算的速度和可靠性。為此，英特爾專門(mén)給出了不同應(yīng)用場(chǎng)景下存儲(chǔ)配置的金字塔圖，可以更為一目了然地向人們展示針對(duì)不同場(chǎng)景應(yīng)該如何搭配存儲(chǔ)產(chǎn)品，并取得性能優(yōu)勢(shì)。

另外，英特爾在本次展會(huì)上還宣布，未來(lái)英特爾在企業(yè)和數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)上，將充分加強(qiáng)自己六大技術(shù)支柱的地位和作用，研發(fā)和技術(shù)導(dǎo)向也將投入這六大方向。這六大方向分別是制程、架構(gòu)、內(nèi)存，存儲(chǔ)、互聯(lián)、軟件和安全。至此，英特爾再次提及了架構(gòu)和制程的重要性，并將加強(qiáng)自己在存儲(chǔ)業(yè)界的地位，似乎是已經(jīng)感受到激烈的競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)暴即將來(lái)臨，未雨綢繆早做準(zhǔn)備了。

總的來(lái)看，在本次面向行業(yè)的展會(huì)上，英特爾依舊在做騰產(chǎn)品上持續(xù)發(fā)力，并目希望借助重整的六大支柱，在計(jì)算和企業(yè)級(jí)市場(chǎng)上保持自己的領(lǐng)先地位。消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)上，英特爾計(jì)劃在QLC產(chǎn)品上發(fā)力，推出新的產(chǎn)品，并加入PLC產(chǎn)品研發(fā)，繼續(xù)擴(kuò)大市場(chǎng)并保持用戶對(duì)自己的好感，尤其是明星產(chǎn)品665p。本刊也將積極追蹤這款產(chǎn)品的發(fā)布和上市，繼續(xù)為大家?guī)?lái)新的消息。