IT大嘴巴 · 2021年05月14日

首创144层QLC 英特尔存储应对海量数据挑战

1968年成立的英特尔,是一家存储公司。

如今提到这个名字,许多人都会想到处理器,想到CPU,进而想到计算力。但是你可能不知道,最早英特尔是一家生产存储器的公司,生产工业应用的集成电路。随后伴随着8086微处理器的异军突起,英特尔才逐渐成为了处理器市场的巨头,并引领整个行业的发展。但即便如此,英特尔依然将存储视为自己赖以生存的六大支柱之一。

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4月初,英特尔在北京召开了规模盛大的发布会,发布了第三代至强可扩展平台,存储也成为了这次发布的主角之一。会上,除了最新的处理器以外,英特尔也对数据中心平台的其他产品线进行了更新,发布了新一代高容量英特尔3D NAND固态盘D5-P5316等新品。日前,英特尔也在上海紫竹研发中心举办了一次媒体分享会,透露了关于存储的更多细节。

“我们的愿景是成为整个行业领先的存储与解决方案公司”,英特尔NAND产品与解决方案事业部中国区销售总监倪锦峰是一个干脆利落的人,所以开场白也是直奔主题。这位在英特尔存储耕耘多年的老兵谈到市场状况和未来发展的时候可谓是如数家珍,在他看来,领先的技术优势才是英特尔多年来保持不败的核心竞争力。

“英特尔一直坚持做浮栅技术的,(这项技术)做QLC、PLC相对容易,在数据中心当中推广比较快,也可以更快的替代HDD。”这句话也反映了当下应用的大趋势。如今,在数字化转型和智能应用大潮的推动下,越来越多的客户将原有的应用平台从HDD向SSD迁移,甚至许多存储厂商也将全闪存平台作为自己的主要发力点……这些现象都表明,SSD已经并将继续成为主流,而谁能够在SSD领域提供更大的容量、更快的存取速度、更稳定的性能,谁就能够赢得未来。

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英特尔正在这条道路上努力着。在英特尔的定义中,传统的HDD存储更多将会适用于冷数据,并成为与磁带并列的存储设备;而在谈到温数据乃至于热数据存储的时候,SSD则是必然的选择,而越大的容量越能够适应未来海量数据存储的需求,同时更大的容量也意味着技术上的不断突破。

曾几何时,容量还是SSD的软肋,因为更大容量意味着更高的价格,因此SSD在与HDD的竞争中性价比一直不突出。但是最近几年,准确的说是伴随着QLC技术的出现,大容量存储的价格开始持续走低,越来越多人也用上了容量更大的SSD,甚至对于个人用户来说拥有几个TB的容量也不再是梦想。

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这就不能不提到英特尔独特的浮栅技术。上图呈现了当下不同SSD技术的栅极工艺,左侧的是替换栅极技术,右侧的是英特尔使用的3D的浮栅技术。其实从形状上就可以看到,左侧技术有许多Cell的空间浪费,而右侧的CMOS可谓是完美融合。如此也让应用在同样密度下的效率表现更好(大约有10%提升),并且在层数上英特尔使用的144层堆叠也更为领先。

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这里可以很好的看到英特尔的技术优势。按照倪锦峰的话说,英特尔在持续技术创新上进行了三个方面的努力——首先是独创了EDSFF外形规格,这个外形规格是特地为数据中心服务器里面能存放更多的SSD硬盘设计并推动的。其次是在单位面积芯片上做更多的层。目前英特尔可以提供144层英特尔TLC和QLC PCIe NAND产品,而在2016年这个数字只有32层。最后是提高每单元位数。未来英特尔的浮栅技术路线可以在QLC以后升级到5个bit单元的存储,这也就意味着可以给数据中心客户带来更大的密度。

除了在性能上的提升之外,在可靠性上英特尔也进行了不少的努力,比如它所使用的垂直浮栅闪存采用了更高端的氧化层进行控制,这样就大大降低了电子干扰的风险,同时将电子数量提升了6倍左右。“刻蚀是整个工艺中最复杂的,相当于挖井。数十层NAND layer中挖高深宽比的均匀的孔,这个对精度的要求是非常高。相当于你从埃菲尔铁塔上面丢一颗实心球下去,这颗实心球的偏移度要求是厘米级别的,这样你做起来就会非常难的”,倪锦峰补充道。

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这也正说明了英特尔存储的优势所在。作为闪存单元技术的领导者,英特尔已经有了超过30年的技术积累,同时在产品密度和层数上都保持业界领先,更有浮动栅极技术保证了电荷安全性,无论是在品牌、性能还是在可靠性上都是有目共睹。也正因为如此,英特尔存储一直在业界保持较高的客户满意度和强大的核心竞争力。

以文章最初我们提到的、英特尔刚刚发布的D5-P5316固态盘为例。它是业内第一款144层PCIe QLC NAND固态盘,并为优化和加速存储而进行了全新设计,能够为数据中心和高带宽PCIe 4.0接口提供业内领先的固态盘存储密度。相对于传统的HDD来说,英特尔固态盘D5-P5316可以把数据访问速度提高最多25倍,即便相比上一代QLC产品也有最多2倍的顺序读取性能、38%的随机读取性能和最低48%的时延下降,甚至在耐久性上最高也能提升了5倍。

就应用场景来看,英特尔固态盘D5-P5316可以广泛适用于读取密集型低时延工作负载,是内容交付网络、超融合基础设施、大数据、人工智能、云存储和高性能计算的理想选择。也正因为144层PCIe QLC NAND所带来的容量提升,英特尔固态盘D5-P5316的最大容量可以达到30.72TB,最多也可以减少20倍数据中心空间占用率。

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除了固态盘D5-P5316之外,其实2021年也是英特尔存储的发力之年,许多基于144层3D NAND的SSD产品也将陆续面世,为数据中心增加更多的“新鲜血液”。而从当下的应用来看,伴随着非结构化数据越来越多,数据中心的数据增长也越来越快,为此也需要容量更大、传输更快、性能更稳定的存储产品。

“我们愿意跟着行业去探索,去帮助客户解决应用上的难题“,倪锦峰表示。

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