引領存儲未來英特爾內存和存儲展示日亮點解析

袁怡男 李實

英特爾雄厚的技術基礎和強大的創新能力不僅僅體現在CPU領域，存儲領域其實也是英特爾的強項。尤其是近兩年來，英特爾在3D NAND和傲騰系列存儲產品上的持續發力，使得存儲業界充分領略了英特爾在存儲產業上的“厚積薄發”。9月26日，在韓國首爾舉行的英特爾內存和存儲展示日（INTEL Memory Storage Day）上，英特爾向人們介紹了未來存儲領域的發展計劃和技術研發進度。本文特別摘選了其中的亮點和精華內容，向大家展示英特爾在存儲、內存產業上的最新動態。

不斷發展：英特爾展示產品路線圖

英特爾是全球最大的存儲芯片廠商，旗下產品包括3D NAND、傲騰SSD等創新性產品。在展會上，英特爾給出了存儲產品路線圖，包含相關傲騰數據中心級持久內存、傲騰Dc固態盤以及3D NAND產品的發展計劃。

目前英特爾面向企業級用戶的新一代產品是第二代至強可擴展處理器，代號為Cascade Lake，而支持做騰數據中心級持久內存則是本代至強處理器的最大創新。傲騰數據中心級持久內存的研發代號是“ApachePass”，搭配的做騰Dc固態盤型號為Dc P4800X，研發代號為“coldStream”，3D NAND方面則是目前主流的P46XX和P45X炳個系列。

接下來，英特爾將更新處理器為Cooper Lake和Ice Lake架構，與其同步發布的存儲相關產品自然會改變。下一代英特爾的傲騰數據中心級持久內存研發代號將使用“BarlowPass”。不過由于是下一代的產品，所以淚關信息目前也很有限。

除了做騰數據中心級持久內存外，傲騰Dc固態盤也是英特爾最重要的市場增長點。下一代傲騰Dc固態盤的研發代號是“AIder Stream”，英特爾宣稱將對這款產品做出重大的性能改進，并且提供了一個圖表用于暗示AIder Stream的性能。圖表中顯示Alder stream的性能曲線末端被人為截斷了，這表明其隨機10性能應該至少提高了一倍。另外，在存儲控制器方面，消息顯示搭配新產品的英特爾新型存儲控制芯片有望大幅度提高產品的使用壽命。針對消費者的產品方面，英特爾似乎有計劃提供新的產品以取代現有的傲騰SSD 900P和905P兩款型號，并最終取代雙端口的傲騰SSD Dc P4800X，但是英特爾并沒有給出太多信息，依舊需要繼續等待。

在3D NAND產品上，英特爾的路線圖顯示下一代產品代號為“Cliffdale-R”以及“Arbordale+”，其堆疊層數分別為96層和144層，這也是首次看到英特爾有如此高堆疊層數的3D NAND產品。英特爾宣稱96層的產品將在今年上市，2020年就可以看到144層堆疊的3D NAND產品70

除了產品路線圖信息外，還有一些其他的信息在此次會議上發布。有關傲騰產品未來的生產方面，英特爾將在位于新墨西哥州Rio Rancho的工廠運營一條新的做騰技術開發線，并宣布代號為“Barlow Pass”的第二代英特爾做騰數據中心級持久內存將在2020年與下一代英特爾至強可擴展處理器一同發布。

容量更大、速度更快：新一代QLC SSD 665p

英特爾此次在演講中有關3DNAND的內容主要都集中在QLc產品上，這也是本次展會中少有的幾款面向個人用戶和消費級市場的產品。從過往來看，英特爾SSD 660p堪稱迄今為止最成功的QLC ssD。新一代的產品則是本次展會展示的SS D665p，這款新品將替代660p的市場和產品地位。

從產品角度來看，665p使用了96P=堆疊的QLC顆粒，前代產品660p只有64層。存儲控制芯片則沒有發生變化，依舊采用的是silicon MotionSM2263 4通道存儲控制器。從產品角度來說，在更換了堆疊層數更高的顆粒后，單位面積的容量會提升，成本也有可能降低。因此在商業策略方面，我們估計英特爾將不會改變現有產品的容量范圍值，但是可能會略微降低一些價格使其更親民。

性能方面，英特爾展示了一些簡單的測試，展示1TB的665p相對1TB的660p的性能差異，其中連續傳輸速度提高T40%-50%，隨機訪問速度提高了約30%，測試數據來源于beta版本的CrystalDiskMark 7。但是這個測試由于數據量較小、測試內容不夠細致等原因，反應的其實是ssD內置的SLC緩存的性能，并不能代表QLC顆粒的性能——恰好這部分才是人們最關注的內容。業內人士估計，英特爾新的QLC顆粒在順序10方面最多改進約20%。另外，之前對英特爾660p的測試表明，在足夠高.的隊列深度的情況下，這款QLc顆粒的產品持續讀寫速度也能達到1.7GB/s-1.8GB/s，665p可能將這種性能改進擴展至比較低的隊列深度，比如QDl，這樣將改善大部分日常應用場景下的性能表現。

從665p的PcB照片上來看，它沒有太多改變，依舊是單面、4顆粒即可達成2TB的容量。英特爾目前還沒有正式發布665p，并目也沒有透露這款產品的上市時間，但考慮到665p產品已經可以實測，那么距離正式發布時間應該很近了，—旦價格方面略有降低的話，將有很大可能成為新一代頗具性價比的大品牌NVte SSD產品。

繼續堆層還不夠，還要5bit：144層堆疊和5bitPLC

從665p的展示和消息披露可以看出，英特爾的堆疊層數已經從之前的64層來到了96層，并且很快就可以商業化。在96層之后，英特爾下一代堆疊層數會一下子躍升至144層。

英特爾的144層3D NAND顆粒初代產品將依舊采用QLC技術，當然英特爾也宣稱通過改進的3D浮柵存儲單元，使得其數據保存能力要比大多數競爭對手采用的電荷阱更為出色。在堆疊方面，英特爾目前沒有說明將如何進一步堆疊更多的層數。不過從業界發展情況來看，堆疊層數超過某一個極值后，由于大量的通孔管線需要占據不菲的芯片面積，繼續提升堆疊層數將很難帶來芯片存儲面積的提升，反而會造成可靠性和生產方面的困難。因此，業內普遍采用“堆疊的堆疊”來完成更高層數NAND芯片的生產。傳聞英特爾在144層的堆疊顆粒的設計上，將采用雙堆疊的“72+72”的方式，也就是堆疊兩個72層NAND產品的方式完成，而不是三堆疊的“48+48+48”的方式。

要進一步挖掘NAND產品的潛能，除了堆疊的方法外，使用更多bit數量、精確控制更多的電壓就成了另一條路線。在SLC、MLC、TLC和QLC之后，英特爾也加入了5bit的PLC陣營，每個單元存儲5bit數據，控制32個電壓狀態。與QLc NAND相比，在同容量環境下，PLC可以幫助廠商降低25%左右的成本，這意味著PLc ssD的價格將進一步逼近HDD機械硬盤。而如果使用相同成本的材料，PLC閃存則可以提升25%的存儲容量，推動ssD的容量邁向8TB、16TB的方向。英特爾在展會上展出了PLC閃存的一些早期內容，但對具體產品，英特爾依舊表示尚在研究，目前沒有確定實際產品是否可行，也沒有具體產品的時間表可提供。

抹平存儲鴻溝——英特爾傲騰系列產品

前文我們提到，本次展會的主要內容依舊是面向企業和數據中心，英特爾也主要是為了展示傲騰技術、3D NAND在企業和數據中心的應用，相關的新聞和會議幻燈片也緊扣這個主題。簡單來說針對不同的企業應用場景，不同的存儲模式可以大幅度提升應用的性能，下面本文簡單介紹一下。

從原理來看，目前我們使用的電腦存儲結構，從高到低分別由緩存、片上存儲、內存、3D NAND以及HDD機械硬盤組成。英特爾將這種存儲模式比作一個金字塔，金字塔的頂端是昂貴但是快速的cPu緩存等，末端是大容量但是便宜的HDD機械硬盤。不過，這個金字塔在很多情況下并不是平滑下降的，它們之間存在很多性能鴻溝，這就導致了很多應用場景下容易存在瓶頸和性能不足。

以傳統的內存搭配3D NAND的模式為例，內存的延遲一般在100ns左右，NAND的延遲一般在100微秒級別，HDD機械硬盤的延遲在10ms左右，不同產品的延遲差高達三個數量級，也就是最高可達一千倍。當數據在內存中無法獲得后需要轉去NAND和HDD查找時，讀寫延遲所帶來的等待時間將會帶來效率的降低。典型的應用場景如AI計算，大量的數據需要頻繁存取，就需要更大的數據緩沖空間和更大的數據存儲空間，此時憑借內存的空間是顯然不夠的，NAN嘆太慢，怎么辦呢？

在這種情況下，英特爾認為，傲騰系列產品的性能介于傳統DRAM產品和NAND之間，可以平滑地彌補這個性能鴻溝，更好地提高實際計算性能。同時英特爾還指出，根據不同的計算場景，可以采用不同的存儲分級設計實現不同的性能匹配。

比如傳統的存儲服務器，不太需要考慮性能鴻溝的問題，只需要更大的存儲空間，因此大容量的3DNAND顆粒搭配HDD是非常合理的選擇。AI訓練設備則需要考慮相對有限的內存和海量數據的對比，訓練時數據讀取、交換需求的匹配情況。此時如果使用傲騰數據中心級持久內存和傲騰Dc固態盤作為DRAM和NAND之間的緩沖，大量數據放置在高速的傲騰的緩沖區中，和DRAM形成平滑的高低性能搭配組合，將在很大程度上顯著提升計算效率。在一些傳統的計算需求中，傲騰數據中心級持久內存的出現，也可以在很大程度上利用傲騰內存的非易失性、傲騰Dc固態盤的高速度等特性來提高數據計算的速度和可靠性。為此，英特爾專門給出了不同應用場景下存儲配置的金字塔圖，可以更為一目了然地向人們展示針對不同場景應該如何搭配存儲產品，并取得性能優勢。

另外，英特爾在本次展會上還宣布，未來英特爾在企業和數據中心業務上，將充分加強自己六大技術支柱的地位和作用，研發和技術導向也將投入這六大方向。這六大方向分別是制程、架構、內存，存儲、互聯、軟件和安全。至此，英特爾再次提及了架構和制程的重要性，并將加強自己在存儲業界的地位，似乎是已經感受到激烈的競爭風暴即將來臨，未雨綢繆早做準備了。

總的來看，在本次面向行業的展會上，英特爾依舊在做騰產品上持續發力，并目希望借助重整的六大支柱，在計算和企業級市場上保持自己的領先地位。消費級市場上，英特爾計劃在QLC產品上發力，推出新的產品，并加入PLC產品研發，繼續擴大市場并保持用戶對自己的好感，尤其是明星產品665p。本刊也將積極追蹤這款產品的發布和上市，繼續為大家帶來新的消息。