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专注差异化发展,英特尔NAND存储发力数据中心领域

2020年10月20日,SK海力士突然宣布将收购英特尔NAND SSD业务、NAND部件和晶圆业务,包括中国大连的NAND闪存制造工厂(Fab 68),英特尔只保留基于3D Xpoint的傲腾业务线。

专注于傲腾对于傲腾固然是好事,但对于要出售的NAND业务,其未来发展会怎样?一直在使用英特尔NAND产品的广大企业用户该怎么办呢?加入SK海力士之后,英特尔NAND SSD业务以怎样的角色为SK海力士释放更多价值呢?

理解这些问题的答案关键在于,要认识到英特尔NAND存储对于数据中心市场的优势,以及SK海力士对于未来数据中心市场前景的态度。

出售NAND SSD业务的深层思考

带着种种疑问,DOIT采访了英特尔NAND产品与解决方案事业部中国区销售总监倪锦峰。其实,从倪锦峰本人的头衔就能看到NAND业务目前在英特尔内部已经相对独立开来。而在谈到未来发展时,倪锦峰在言语间还是充满了期待。英特尔数据中心NAND SSD业务可以帮助SK海力士在数据中心市场上获得更大市场。

从英特尔的角度来看,以IDM的方式输出大量以CPU为主的芯片,从设计到生产制造的过程,包括定价都相对可控,对于广大用户来说,意味着有稳定的价格和稳定的供给。然而NAND SSD受市场行情影响较大,前不久,受挖矿影响,部分SSD价格短时间内出现大幅波动。

这或许是英特尔剥离NAND SSD业务线的一个原因。倪锦峰表示,即使NAND业务线脱离英特尔,未来也将继续与英特尔保持紧密合作关系,用户不需要担心产品线的延续问题。

专注于数据中心市场的差异化发展路线

在此次采访中,DOIT记者还了解到了英特尔NAND SSD的差异化优势,以及这些技术优势如何在数据中心市场上转变为竞争优势,也意识到了英特尔SSD业务产品线将进一步把SK海力士带入数据中心NAND SSD市场,进入更广泛的市场空间。

与其它主流NAND SSD大厂相比,英特尔一直以来都更专注于数据中心NAND SSD产品线,在数据中心NAND SSD技术上有更大的发展前景,也有更大的市场发展空间,英特尔在技术路线上选择的浮栅技术最能体现这一点。

浮动栅极技术(Floating Gate)是英特尔多年来坚定不移在走的一条技术路线,虽然工艺相对复杂,但英特尔选择浮栅技术看中的是其较强的数据留存能力,也就意味着浮栅技术就能更好地发展QLC甚至PLC技术,以满足数据中心市场的多样化需求。

作为在NAND技术领域研究了十几年的老司机,英特尔是业界第一个推出64层 TLC SSD的厂商,同时,英特尔也于2018年率先在数据中心市场上成功推行了QLC SSD,这也正是技术实力和市场影响力的一个体现。

磁盘的重点是提升容量,NAND SSD本身有性能优势,其发展方向也是要有更大容量,做法有两种,一种是增加层数,比如英特尔最新的QLC NAND做到了144层。另一种则是增加每个Cell的比特位,也就是从MLC到TLC再到QLC甚至PLC的演进路线。

从倪锦峰的介绍中了解到,NAND层数的增加要伴随着单位Cell比特位技术的演进。

这是因为,随着层数的增加,层数提升的相对收益比率在降低,从48层提升到96层提升了100%,而从96层提升到144层则只提升了50%。提升效果降低的同时,生产制造工艺的难度在提升,生产周期在拉长,如果不增加单位Cell比特位,那么层数增加得到的收益会非常低。

英特尔在用各种方案将更有成本优势的高密度NAND存储推向市场,除了144层的NAND技术,还有QLC甚至PLC这种单元技术,还有更高密度的外壳方案,比如EDSFF,常见的就是Ruler这种尺子外形的SSD盘,以尽可能少的空间占用提供更高存储密度。

英特尔技术专家则从技术角度介绍了NAND技术上的核心优势。

在面密度方面,英特尔在浮栅加上CuA(阵列下的CMOS-CMOS under Array)的加持下,对比替换栅极技术(Replacement?Gate)中浪费掉资源,其面密度最多提高10%,容量更大,每个晶元能产出更多容量,制造效率会更高。

在可靠性方面,英特尔的垂直浮栅闪存单元设计非常特殊,上图可见,单元与单元之间是分隔的,好处是单元与单元之间的干扰会少很多。此外,由于一个单元之内存储的电子数量比较多,这对于防止漏电,提升控制能力也是有作用的。

基于在面密度以及数据保持能力上的差异,浮动栅极和替换栅极两种技术路线的差异则更加明显,英特尔所选择的浮动栅极能做到更高密度的裸片,也就是适合数据中心大容量、高密度存储,反之,替换栅极更适合做低密度裸片,做小容量的低密度存储。

在可靠性方面,浮动栅极相对于电荷捕获闪存单元的数据保留率也更高,能更好的应对MLC到TLC到QLC甚至PLC带来的数据可靠性问题。

虽然浮动栅极的技术优势非常明显,但由于生产工艺相对复杂,所以,并不是所有厂商都选择浮动栅极。

从市场来看,一些选择其他方案的厂商其关注重点并不是数据中心市场,有些场景中根本不需要QLC或者PLC,大部分TLC就能满足其需求,而英特尔选择则是少数专注于数据中心市场的厂商所选择的技术路径。

新技术集大成者——采用第三代QLCD5-P5316

D5-P5316有许多黑科技加成。首先,凭借NAND介质技术的改进和固件层次上的优化,D5-P5316的耐久性比其它QLC NAND高4倍,英特尔技术专家指出,从实际应用来看,像D5-P5316这类QLC盘的寿命在实际应用部署中并不是问题。

性能方面,D5-P5316有着与TLC NAND固态盘相当的PCIe 4.0读取带宽,能达到最高7GB/s,跑满PCIe 4.0。

英特尔技术专家表示,许多用户并不关心单盘读写带宽或者是IOPS表现,而是更在乎时延和服务质量,英特尔在此前许多SSD设计中就关注时延和服务质量,在历代产品中不断迭代和完善,而现在,D5-P5316有着与TLC NAND固态盘几乎一致的时延和服务质量,与第一代QLC固态盘相比,时延缩减了48%。

D5-P5316的主要参数配置信息

凭借长期积累和英特尔的品牌实力,D5-P5316在质量和可靠性方面以及成熟度方面的表现也不应该成为问题。英特尔技术专家介绍道,英特尔NAND SSD的迭代中每次只迭代介质或者控制器,每次升级都只有一个变量,以确保可靠性和设计难度在可控范围内。

作为D5系列容量型SSD的一员,D5-P5316能满足大规模温存储需求,单盘30.72TB的容量配置大大提高了存储密度,无论是按照提供的容量还是性能来算,都有利于减少数据中心空间占用,最多可将存储空间占用减少20倍。

按照块大小和读写比例分配情况,英特尔QLC PCIe NAND固态盘适用的场景有以上几种,包括AI、云存储、超融合、大数据、CDN以及HPC等场景,适用范围还是非常丰富的。

结语

广大用户应该注意到英特尔NAND SSD是最专注于数据中心市场的SSD产品线,这既总结了过去,也为其接下来的发展埋下了伏笔。

英特尔NAND SSD业务被出售或许是最好的安排,英特尔可以更专注于有差异化价值的傲腾,SK海力士因为获得这一产品线在数据中心市场获得更多市场份额。

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