Optane+NAND方案势如破竹

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申耀的科技观察
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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。
! k- C5 A, r# w1 J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。
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, N* }* {) U( B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。
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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。
4 y6 R4 }" Z* M8 l* U9 l: GIntel 3D NAND的背后
0 r$ M$ y# f6 h  A& j- u一、拥有核心技术并引领行业技术前沿
0 _, |6 n8 [/ x$ d4 i, t; J5 T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。
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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。”

“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。”

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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。
二、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。

1 ?8 R1 S: q$ O: i# c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。

6 X$ {; c3 M: D  T: ?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。
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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。
% |/ F$ b3 n3 L3 a" g9 e$ ?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。”

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. {/ M) f, W+ n* E. f: ]& \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。
2 N  [' @- b3 W0 C# M8 Z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。
5 v+ U5 C4 d; v1 o, `1 S7 G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。

3 g3 ~& e" A4 j" |+ d& ~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。
/ U# m% A2 X( q7 d3 S5 r最后烦请大家参与一下存储技术调研，点击 “阅读原文” 按钮可进入。多谢多谢！

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申耀的科技观察，由科技与汽车跨界媒体人申斯基（微信号：shenyao）创办，16年媒体工作经验，拥有中美两地16万公里自驾经验，专注产业互联网、企业数字化、渠道生态以及汽车科技内容的观察和思考。
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