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1000倍提升的背后 英特尔3D XPoint黑科技猜想

发布时间:2015-07-30 23:07:00 来源:比特网 作者:zhangcha
关键字:Flash Intel NAND ssd 半导体 比特观察 焦点图 美光 闪存 推荐 英特尔

  在过去的18个月,Nand闪存价格已经下跌了一半,很多企业和普通消费者都已经用低廉的价格享受到了高性能的SSD。同时,支持DDR4模组的处理器、主板甚至手机等设备也已经开始出现。当这样的技术迭代已经令大伙很满足的时候,Duang!英特尔的最新黑科技又来了。

  2015年7月29日,在英特尔举行的固态硬盘解析会上,英特尔和美光的技术人员联合宣布了一项名为3D XPoint的闪存技术。在宣讲环节中,英特尔称新技术相对于传统Nand闪存可以提供1000倍的速度!外加1000倍的耐久度!同时,这项名为3D XPoint技术还可以提供10倍于DRAM的存储密度!

  传统的闪存跟最新的3D XPoint技术比起来简直弱爆了有木有!就连DRAM神马的也要退散,有木有!

  3D XPoint到底是个什么鬼?!

  1000倍的速度+1000倍的耐久力等于什么?

  我们首先来看看目前Nand闪存的表现吧。以美光主流的MLC闪存为例,其速度通常为166或333MT/s(88或166MHz),颗粒位宽为8bit,换算下来单颗粒的速度为88或166MB/s。如果3D XPoint能达到MLC的1000倍,那就是88或166GB/s(注意,是大B哦),而且这还是单芯片!同时用上个4颗或者8颗,那画面简直太美,完爆所有DRAM!

  One more thing,3D XPoint是闪存,所以他是非易失性的!有了这玩意,电脑还要内存干什么!这可能意味着你的笔记本关机的时候什么样,再开机还什么样;或者说就再也没有“关机”这个概念了,因为你的闪存基本可以当内存用。Windows里那些什么睡眠、休眠、深度休眠的概念也统统可以再见了!

  太强了,有木有?等等,事情还没完。

  3D XPoint有不足么?

  所有技术都有不足,3D XPoint当然也有,至少从目前得到的信息来看是这样的。下面,我们从两个应用场景分析看。

  1、 如果当SSD用的话

  英特尔给出的信息是3D XPoint的密度是DRAM的10倍。那么同样以美光DRAM颗粒为例,美光目前最高密度的DRAM颗粒为16Gb,乘以10,那就是160Gb。前面我们提到,美光现在单颗MLC闪存容量可以做到2Tb。密度相差12.5倍。

  换句话说,想要用新的3D XPoint制造相同容量的SSD,那么所使用的颗粒数将至少是现在的10倍。(很多SSD都流出了7%左右的空间作为坏块的备份,既然3D XPoint耐久性是Nand的1000倍,那么坏块备份就基本可以免了;至少在消费级产品上是如此)

  当然,英特尔表示,新的3D XPoint技术可以使用3D堆叠技术。但在技术解析会上,英特尔并没有说明3D XPoint 10倍于DRAM的密度是否是采用了3D堆叠技术得来的(个人倾向于没有采用)。

  另外,英特尔表示目前10倍于DRAM的密度是在镁光20nm制程工艺下得到的,如果采用更高端一些的16nm工艺的话,密度应该会更高一些。(当然,这也要看具体的实现难度,目前最先进的DRAM也只能采用20nm工艺,因为DRAM相对于Nand还是要复杂很多)

  因此,3D XPoint想要媲美Nand闪存ssd的话,至少要提供接近10层的堆叠层数,而这对制造工艺和功耗以及引脚设计都提出了极高的要求。当然,这都是后话了。

  2、 如果当RAM用的话

  虽然英特尔对3D XPoint技术的定义是闪存,但由于其超高的性能,很多人也开始联想起在RAM场景中的应用。

  但这显然是不现实的。因为3D XPoint虽然能够达到相对于Nand闪存1000倍的耐久度,但由于其非易失性,浮动栅极这个结构估计是必不可少的(因为要“关住”晶体管理的电子来保证存储的非易失性)。而以普通MLC一万次的寿命来计算,3D XPoint的寿命就是大约1000万次。而DRAM在正常工作环境下是几乎没有物理损耗的。

  但对于windows这种每次结束应用或进程之后会自动释放内存的系统来说,别说1000万次,一亿次也未必是个够用的寿命。Mac OS或者Linux这种不太会主动释放内存的操作系统或许情况会好一些,但用3D XPoint来做内存同样是不太靠谱的做法。当然,3D XPoint作为内存使用后,偶然出现的坏块所带来的死机或进程崩溃风险也是无法承受的;尤其是在企业级市场上。

  更何况如果将3D XPoint用作内存的话会改变整个计算机的结构,不仅要改主板,更要动CPU里的内存控制器。这基本可以说是伤筋动骨了,估计英特尔短期内还不会这么干。(另外,各大DRAM厂商最近一两个季度的收入情况刚刚有所好转,现在推这种颠覆性技术不是跟钱过不去么……)

  所以,英特尔把3D XPoint定义为闪存还是相当合理的。

  使用3D XPoint的正确姿势

  既然3D XPoint目前的情况有点尴尬,那么问题来了;使用3D XPoint技术的正确姿势应该是怎样的?

  本人猜测,3D XPoint应该是应用在对IO要求更高的存储领域。去年,英特尔推出了使用PCI-E 3.0总线的NVMe标准。对于PCI-E 3.0总线来说,每个lane的速度可以达到1GB/s,16x就是16GB/s。

  而这种带宽对于采用Nand闪存的SSD来说基本上可以说是浪费。目前,最高端的PCI-E闪存卡基本也只能提供3GB/s左右的速度。也就是说,目前的PCI-E闪存卡,用个4x也就到头了。那么更高的需求如何满足?内存数据库、各种互联、各种副本等技术不一而足。但这些技术所带来的后续问题却总也解决不了,比如可靠性、一致性等等。

  而有了更高带宽的3D XPoint技术之后,PCI-E闪存可以一路做到16x,多来几块卡的话双11的压力恐怕也不是问题了,12306再也不会死机了……世界似乎可以美好许多。

  那么,我们什么时候可以买到呢?

  根据英特尔放出的消息,新的3D XPoint技术将在今年8月份正式发布,大规模量产预计将在2016年开始。另外,英特尔和美光目前正在各自积极的准备基于3D XPoint技术的新产品。

  看来,一切疑问和猜测的最终揭晓还要再等一个月。3D XPoint,8月见,我还有很多问题想问你。


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