3D NAND引发存储跨越闪存临界点

发布时间:2016-11-30



我记得塞万提斯《堂吉诃德》里面,有一句话非常经典:

别妄想世界永恒不变。

2016年,也是一个不平凡之年。在多个闪存颗粒厂商宣告3D NAND的32层堆叠产品制造战略并推出新品的时候,就已经标志着存储产业正在迎来一场因闪存进化引发的大变革。而3D NAND成为了变革中的关键因素。

3D NAND引爆存储变局

当然了,也别妄想存储的世界永恒不变。明末清初的魏禧也说:“变者,法之至也。”在闪存诞生那天开始,存储的世界就已经起了变化。

之前,闪存因高昂的成本问题备受业界和用户争议,3D NAND技术的演进与应用的兴起,引发存储跨越闪存临界点,正在将存储行业推向另一个时代。 

来自Wikibon在2014年发布的数据显示,在未来接下来的5年时间里,SSD每GB成本将会继续下降,到了2023年左右,SSD每GB单位成本将与HDD持平。其中最大的功劳当然是来自3D NAND的全面量产推动力。

预计从2017年到2018年期间,将有一半Flash将基于3D NAND产品。

甚至有更乐观的业内人士分析认为,从TCO对比来看,2017年SSD有望达到甚至低于HDD。

可见,比较SSD与HDD成本不仅能只是看采购价格,需要从TCO上去考量才更能说明问题。

在3D NAND技术的推动下,使得闪存也愈加符合摩尔定律,每一年半后可以用同样价格买到双倍容量。

3D NAND采用多层堆叠降低颗粒的成本,最早是三星在2015年研发出32层堆叠的3D NAND产品。到了2016年,包括三星、美光、Intel、SK海力士、东芝、SanDisk在内的所有全球闪存颗粒顶级厂商都有了32层堆叠的3D NAND产品。

在3D NAND发展的大趋势下,存储厂商帮助用户将存储性能提升与TCO降低获得了前所未有的平衡。

为此,我们也看到全球富有代表性的企业级存储厂商如HPE、Dell、NetApp、EMC、HDS等等,相继宣布支持采用3D-NAND技术来升级存储阵列,并且市面上也可以看到来自这些存储厂商采用了3D-NAND的存储阵列产品。从而可以为企业级用户提供基于闪存配置的高性能存储,相较于传统磁盘存储有着前所未有的性能与成本平衡。

不仅闪存因3D NAND而改变,存储阵列因3D NAND而改变,而且云计算领域也因3D NAND而正在发生改变。

闪存加速云服务商构建全新云存储

企业级存储大佬纷纷开始应用3D-NAND技术来实现存储创新的同时,云服务提供商似乎也坐不住了,也纷纷开始将闪存应用到云服务产品构建领域。

从目前可以找到的公开消息来看,国内的阿里云、青云都已经采用了SSD构建云存储为用户提供服务,同时青云在PCIe闪存云应用上表现得更为积极。在11月17日最新的上海1区正式商用时,其云存储服务全部采用了PCIe 闪存卡,成为中国首个全部配置闪存卡为用户提供云存储服务的厂商。

其实,对于闪存在云计算领域的应用方面,IBM这样的大佬也同样坐不住了。最早有消息宣称IBM 要做自己的PCM闪存,PCM即Phase-Change Memory,也就是我们听说的相变内存。TLC型PCM就号称有1000万次写入寿命,当时有认人就分析IBM的PCM愿景非常美好,但是要到量产和商用所需要的时间不知道还要等多久。

与其等待自研的PCM倒不如牵手业界闪存大佬一起合作,因而,后来我们也看到了IBM宣告在2017年下半年,针对 Bluemix云服务将引入英特尔3D XPoint闪存方案Optane。Optane 就是英特尔3D XPoint非易失性内存方案的总称。

由此来看,云服务商开始大面积采用各种闪存方案来丰富和优化自己的云存储服务,这是否也意味着,闪存的应用正在云计算领域开始全面、深入展开了呢?

3D NAND相比英特尔和美光的3D XPoint、IBM的PCM等等其他创新的闪存技术成熟度更高,“先入为主”,商用化速度更快,因而借助3D NAND可以很大程度上优化闪存成本,从而也就成为了云服务供应商全面采用闪存方案构建云存储服务的催化剂。

大容量闪存卡势不可挡

闪存因3D NAND而改变,存储阵列因3D NAND而改变,云因3D NAND而改变,那么整个闪存应用水平是否也在因3D NAND而改变呢?

在这之前,大家所熟悉的大部分厂商所提供的闪存卡容量是:1.6TB、1.8TB 、2.4TB 、3.2TB、6.4TB等等不太一致的容量类型,但是闪存卡的容量基本到了6.4TB就是极限了。

俗话说,没有最大只有更大。这都是因为用户对于闪存卡性能有了很好满足之后,对闪存容量也就有了更大的需求。

为此,11月24日,宝存科技正式宣布最新推出的Shannon Direct-IO PCIe Flash单卡最大容量可达12.8TB(裸容量为16.384TB)。这款大容量闪存卡新品采用了标准的半长全高PCIe卡和PCIe 2.0×8接口,能和当前所有机架式或机箱式服务器兼容。外形和之前Direct-IO PCIe Flash 6.4TB闪存卡很相似,所以两者在型号名称上也保持了一致性。

“如果每Die到明年达到512Gb,那么宝存闪存卡可以升级实现单卡25.6TB的用户可使用容量。” 宝存科技CEO、联合创始人阳学仕对此表示。

同时这块12.8TB的闪存卡提供标准化块设备软件兼容接口,应用程序无需改动就可以获得十倍甚至百倍的性能提升。随机读写延迟表现还不错,实现最低时延70μs RR 、9μs RW,功耗峰值也低于25W。

无独有偶,与此同时发布的,还有一款面向企业级应用的U.2标准接口闪存卡——Shannon Direct-IO PCIe Flash-U.2,其容量扩至9.6T,是目前全球U.2 SSD单卡最大容量。

有大必有小。大容量创新之后,常见2TB小容量闪存领域,宝存科技也在不断创新。最新推出的Shannon Hyper-IO G5 NVMe SSD虽然容量小,但是也结合了3D NAND Flash技术。宝存科技项目经理林定宽表示:“低于6瓦的功耗, 相信可以帮助许多数据中心用户呈现更好的节能。”支持标准化U.2接口,目前单卡最高容量可达2TB。因为这块卡也是第一次采用宝存科技高度定制的NVMe ASIC控制器,加上特有固件,也代表了宝存科技已经在闪存卡领域获得了新的进步。

不过,12.8TB引发了大容量闪存的“飓风行动”,那么其他闪存厂商会不会跟进呢?

首先,宝存成为第一个大容量闪存卡厂商而引发大家热烈讨论,相信更多闪存厂商就此也会有所考量。

其次,更多的原因还是因为用户确实存在大容量闪存卡的需求。在云计算和大数据蓬勃发展的今天,在VDI、高性能计算、数据库加速等等应用场景下,大容量闪存卡带来的性能提升不仅解决了性能问题,在存储容量层面也会引起新的发酵。

甚至有业内人士指出,或许,在未来的某一天,Server SAN将会统领存储江湖,而大容量闪存卡也将为之扮演着重要的角色。当然,这只是一种未来的猜想,值得以后继续探讨。

理性发展,PCIe、NVMe、SATA3和谐向前

不过,从整个PCIe、SATA、SAS三类SSD市场发展趋势来看,PCIe SSD在不断增长,未来将接近或将超越现在排在前面的SAS和SATA。到了2020年左右,SAS SSD的市场可能会缩减到连PCIe SSD的一半都不到。

当前来看,SATA SSD还是占据闪存卡市场主要份额,因为其性能较HDD更优越,成本上也令用户更易接受。

为此,我们也可以看到宝存科技在PCIe Flash、NVMe SSD、SATA3 SSD三条闪存线上都有了自己的产品布局。看准PCIe Flash高速成长的市场大推大容量闪存卡撬动创新市场,因为看好PCIe SSD未来成长,同时基于用户对于2.5英寸尺寸和U.2规格的SSD实际应用需求,宝存自然会加强这个方面的产品推出。

另外,也看好NVMe SSD低能耗带来数据中心用户实际应用,同时,还保持对SATA3 SSD市场的覆盖。

不过,对于NVMe SSD的发展,宝存科技有着比较深入的技术考量。

一是,NVMe SSD最大问题在于兼容性,需要做系列专业性测试,以及确保兼容性测试。

二是,想要获得更好性能表现就需要对于低功耗和散热的设计要求更高,宝存科技有高速降温技术,保护闪存卡获得可靠的性能。

三是,随着3D NAND堆叠层数增加,对可靠性要求就苛刻。而错误检查码和纠正码算法可以让闪存可靠性提高、寿命得到延伸,宝存科技的LDPC技术可以让ECC表现更优。

四是,宝存科技的RAID技术在NAND上提供多一层保护。

可见,理性发展,PCIe、NVMe、SATA3和谐向前才是“硬道理”。

小结

当前,3D NAND正在改变闪存,正在改变存储阵列,正在改变云存储服务,也正在改变整个存储产业和生态。

显然,宝存科技成为了这些所有改变的桥梁与纽带之一,未来也正在构建一个以3D NAND带来的全新闪存应用新生态。当然,只是一个宝存科技还不够,在大容量闪存卡领域,在3D NAND技术的闪存创新领域,相信后面将会有更多的闪存厂商继续跟进,因为用户的需求变化将会主导这一切成为现实。

之前有人提出“磁盘已死”的论断,这虽然有些极端,但是,事实上,闪存发展早已势不可挡。毋庸置疑,3D NAND引发存储正在跨越闪存临界点,未来存储的发展必将因闪存而发生翻天覆地的变化。