英特爾(Intel)終於發表了第一款採用3D XPoint記憶體的固態硬碟(SSD),這款Optane固態硬碟預期能為此試圖在快閃記憶體與DRAM之間開創新市場的新一代記憶體技術,建立雖然小巧但意義重大的灘頭堡。

新款DC P4800X系列固態硬碟採用NVMe標準介面,一開始將提供375GB容量、零售價1,520美元的版本,約是目前類似NAND快閃記憶卡的三倍價格;該SSD號稱讀寫延遲低於20微秒(microsecond),以及估計一天30次磁碟寫入的耐久度、長達三年的產品壽命。而在今年底之前,英特爾還將推出750GB與1.5TB、壽命估計可達五年的版本;該系列SSD都能以2.5吋的U.2介面以及擴充卡的規格供應。

英特爾的SSD性能號稱依據工作負載,能比各種NAND快閃磁碟高出2.5倍到77倍;該款產品在讀取速度上一般能輕鬆擊敗NAND SSD,但是非常依賴緩衝記憶體的寫入速度,兩者之間則是不相上下。新款SSD一開始的目標市場很廣泛,包括元資料(metadata)關鍵值搜尋、交易處理、登錄/日誌(logging/ journaling)以及記憶體資料庫(in-memory database)。

同時英特爾將銷售能「騙」各種程式與作業系統將該款SSD當成主記憶體、替代或擴充DRAM的軟體。該公司一位發言人表示,Optane控制晶片支援7通道,而因為平穩的晶片至通道下載(die-to-channel loading)而有最佳性能;第一版375 GB磁碟採用每通道4片媒介裸晶(media die),即總數28片裸晶。

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Optane能隨著工作負載增加而提供更快的寫入速度
(來源:英特爾)

Optane硬碟容量在使用者空間以外的某些部分,是專屬於錯誤糾正碼(ECC)、韌體與元資料,以確保其達到媲美NAND固態硬碟的可靠度;不過英特爾發言人表示,Oprane並不支援NAND的過容量(overcapacity),因為3D XPoint是一種位寫入(write-in-place)媒介,與NAND快閃記憶體的分散不同。

英特爾婉拒預測這款新型SSD的銷售量,不過期望英特爾與美光(Micron)在美國猶他州Lehi的合資晶圓廠在今年底之前的產能滿載;該廠負責生產Optane以及美光Quantx固態硬碟採用的3D XPoint記憶體晶片,目前每月生產不到1萬片的3D XPoint晶圓片。美光是在去年8月發表Quantx硬碟,到目前為止還未公佈該產品規格、銷售價格或是上市確切日期,僅表示今年會出貨。

預期將會於伺服器以及快閃記憶體磁碟陣列採用Optane的HPE (Hewlett Packard Enterprise)的儲存部門主管估計,這款新型SSD將佔據該公司明年採購之SSD總數量的5~10%;而市場研究機構 Web-feet Research的儲存分析師Alan Niebel則估計,英特爾該產品在2017年的銷售金額約會在1億美元左右。

另一個變數是大型網路資料中心業者是否會廣泛採用該款SSD;在一年前,Facebook對3D XPoint記憶體表示支持,並正在讓RocksDB軟體能對該記憶體提供支援,不過在今年的開放運算(Open Compute)會議上,Facebook的代表並沒有提供關於採用該種SSD的最新訊息。

在Optane發表會上,英特爾引述了一位阿里巴巴(Alibaba)資料中心主管的證言,他對於重新架構該公司的搜尋引擎以利用Optane固態硬碟感到十分熱衷;此外英特爾也將中國的騰訊(TenCent)、伺服器大廠Dell EMC,以及聯想(Lenovo)列為Optane支持者。

Niebel表示,Optane的初始規格以及售價都在合理範圍,也符合業界預期;英特爾提供能讓使用者將之做為主記憶體的軟體,也為預計明年推出的3D XPoint DIMM板卡預先鋪路。

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英特爾表示Optane針對資料中心常見的低佇列深度(low queue depths)進行了最佳化
(來源:英特爾)

有少數新創公司開始推出採用磁性與電阻式RAM架構的替代方案,通常是鎖定更利基型的應用;現在為SanDisk母公司的Western Digital (WD)在去年8月時表示,該公司將於十年之內推出ReRAM。

被稱為「3D XPoint先生」的英特爾資深院士、記憶體技術開發總監Al Fazio表示:「這是在旅程中非常重要的一天,不過只是開始;我們現在已經開始提供DIMM樣品。」他表示,應用於DIMM的晶片需要不到50%的性能改善,應該是來自於良率的改善:「打造DIMM基礎架構是閘控(gating)而非媒介項目。」

Fazio表示,到目前為止3D XPoint技術的焦點都集中在材料科學,關鍵是找到並開發該晶片的正確材料組合,特別是選擇器二極體(selector diode)需要能在CMOS後段製程的低溫之下運作。128Gb的首款3D XPoint記憶體在密度上完全超越DRAM,而且只落後NAND快閃記憶體一到兩個世代,不過英特爾與美光在2015年7月大張旗鼓發表3D XPoint之後,產品上市卻出現無預警延遲。

已退休的SanDisk創辦人暨快閃記憶體技術先鋒Eli Harari曾表示,新材料的功率與良率參數的特徵化需要時間:「英特爾應該考慮將記憶體技術開放,並製造記憶體內處理器(processor-in-memory)晶片。」

英特爾的Fazio則表示,不同於部分競爭技術,3D XPoint並非被設計為嵌入式記憶體使用:「這種記憶體的架構是高容量、低延遲以及低成本。」英特爾的非揮發性記憶體事業群總經理Rob Crooke總結指出:「這裡有數十億美元的商機,而我們願意為了掌握商機而投資。」

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Intel Boots Drives with 3D XPoint,by Rick Merritt)