“英特爾作為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者持續(xù)推動創(chuàng)新、釋放存儲潛力，以幫助行業(yè)伙伴們充分挖掘數(shù)據(jù)的價值?！?021年11月23日，英特爾NPSG亞太區(qū)銷售總監(jiān)倪錦峰在“2021中國數(shù)據(jù)與存儲峰會”線上會議說。
英特爾3D NAND固態(tài)盤源自悠久的閃存技術(shù)創(chuàng)新歷史，30多年來英特爾一直是閃存單元演進(jìn)和擴(kuò)展的領(lǐng)導(dǎo)者：1988年，英特爾推出了基于NOR flash的SSD原型，于1992年隨IBM PC出貨；英特爾首創(chuàng)的PCle規(guī)范，協(xié)同生態(tài)伙伴們不斷推進(jìn)規(guī)范的演進(jìn)；英特爾也主導(dǎo)了NVMe規(guī)范的建立，于2008年首次發(fā)布。
從NOR flash到NAND flash，英特爾商業(yè)化了17代的閃存單元技術(shù)，利用這些經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了諸多業(yè)界首創(chuàng)：第一家交付了64層TLC固態(tài)盤，第一家交付了QLC PCle固態(tài)盤并且首創(chuàng)CMOS under Array（CuA），第一個發(fā)布EDSFF/Ruler創(chuàng)新接口等。
“我個人有幸參與其中一半多的進(jìn)程，做了17年的flash，其中2013年SSD。這個是2008年推出的X25—E，基于50納米的SLC技術(shù)32GB，當(dāng)初我們第一筆生意是北京某互聯(lián)網(wǎng)公司做數(shù)據(jù)庫加速，那時候是1000美元左右，差不多＄30 /GB；這個是最新的 32TB 144L QLC固態(tài)盤D5—P5316系列，十多年來容量翻了差不多有1000倍，＄/GB下降了數(shù)百倍。我們的愿景就是持續(xù)推動NAND技術(shù)的創(chuàng)新，發(fā)揮數(shù)據(jù)無限潛能來推動人類發(fā)展?！蹦咤\峰說。
存儲技術(shù)創(chuàng)新三要素：密度、可靠性和性能
如何實(shí)現(xiàn)這樣愿景？談到存儲技術(shù)創(chuàng)新，倪錦峰表示要從密度、可靠性和性能三個層面來看。
半導(dǎo)體行業(yè)對摩爾定律有著執(zhí)著的追求，以持續(xù)滿足行業(yè)的容量密度和成本的苛求。
3DNAND技術(shù)很好的續(xù)寫了NAND領(lǐng)域的摩爾定律。從2016年推出第一代32L 3DNAND，到2020年推出了144L 3DNAND，一共發(fā)展四代，結(jié)合CuA以及QLC等相關(guān)技術(shù)，使得存儲密度實(shí)現(xiàn)了5倍多的提升，數(shù)十年來Floating Gate經(jīng)驗(yàn)積累，幫助Intel 3DNAND擁有更好的單元可靠性和數(shù)據(jù)維持能力，從而實(shí)現(xiàn)更好的QLC性能和壽命，并為后續(xù)的PLC即5dpc打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
“此外，性能提升方面的創(chuàng)新也是至關(guān)重要的，隨著Die Size的增加，同樣容量的SSD所容納的NAND Die數(shù)目不斷減少，因而損失并行數(shù)據(jù)處理能力，因此我們有必要在NAND架構(gòu)方面做文章，不斷提升其本身性能?！蹦咤\峰表示。
從密度角度，英特爾144L 3DNAND已于去年規(guī)模量產(chǎn)，并基于此推出了一系列企業(yè)級SSD，包括D7—P5510系列TLCSSD以及D5—P5316QLCSSD，D3—S4520 SATA TLC SSD， 2018年，英特爾發(fā)布了第一款QLCSSD，到現(xiàn)在第二代QLCSSD最大容量達(dá)到32TB，其在CDN、大數(shù)據(jù)、溫存儲等Read intensive Workload方面取得很大的成功。此外，結(jié)合Optane等Fast Media能夠促進(jìn)存儲架構(gòu)的創(chuàng)新來加速TLC的替換。
行業(yè)其實(shí)對摩爾定律有執(zhí)著的追求，但是這單單靠3D層數(shù)的堆疊是不夠的，因?yàn)閺?2到64到96到128等等所取得的收益呈遞減的狀態(tài)，一來本身層數(shù)不可能每次都翻倍，二來層數(shù)增加其實(shí)對Fab工藝整體生產(chǎn)的Lead Time帶來很大的挑戰(zhàn)，因此有必要從另外一個維度來追求存儲密度的提升。
QLC、PLC相對于TLC來說取得有益的密度提升和成本的下降。
得益于Floating Gate優(yōu)異的Data Retention能力，Intel QLC產(chǎn)品在企業(yè)級應(yīng)用中取得了可喜的成績。Intel Floating Gate技術(shù)擁有更好的Read Window Budget，因而也更容易加速PLC的實(shí)現(xiàn)，英特爾在PLC研發(fā)方面已經(jīng)較長的時間，也取得很好的進(jìn)展。
分享簡單兩個例子。
上邊左圖是拿當(dāng)前144LQLCNAND做了PLC仿真，經(jīng)過了1K PE Cycle以及Data Petention Bake后的看一下Vt分布圖，結(jié)果顯示沒有做配置優(yōu)化情況下依然能夠取得比較好的Margin和RawBER，也能較好滿足ECC目標(biāo)。右圖是英特爾下一代3DNANDPLC的Vt分布，這個是Time Zero時候的Vt。
倪錦峰表示：“我們還有很長路要走，會繼續(xù)開發(fā)優(yōu)化并且最終產(chǎn)品化，這將進(jìn)一步提升密度，降低成本，從而加快HDD的替換?！?/p>
所有這些技術(shù)創(chuàng)新同時也非常注重技術(shù)實(shí)際的可用性。
英特爾在芯片設(shè)計(jì)層面也持續(xù)創(chuàng)新同一芯片會支持所有這些模式，SLC、TLC、QLC、PLC、All in one，這當(dāng)然包含很多復(fù)雜的設(shè)計(jì)工作，使得在成本沒有顯著增加的同時，性能不受影響的前提下面實(shí)現(xiàn)All in one的設(shè)計(jì)，大大提升了應(yīng)用彈性，這將大大簡化開發(fā)人員的工作，供應(yīng)鏈也會大大簡化，因?yàn)闊o需很早就決定到底需要Config成SLC Die還是QLC Die，從而精簡庫存。當(dāng)然，在SSD層面也可以將DieConfig成不同模式，從而為變化的市場需求提供更多更好的產(chǎn)品選擇。
在可靠性方面，其中很重要一個概念是RWB（Read Window Budget），讀取窗口越大、準(zhǔn)確性越高，性能也是越好，另一個概念是Leakage Current，它其實(shí)恢復(fù)導(dǎo)致讀取不準(zhǔn)確性，當(dāng)從SLC演進(jìn)到TLC到QLC的時候，讀取窗口越來越小，對Leakage Current的敏感度也越來越高，讀取準(zhǔn)確性也會有更大的挑戰(zhàn)。得益于Floating Gate優(yōu)異的Data Retention能力，英特爾QLC產(chǎn)品在企業(yè)級應(yīng)用中取得可喜一個成績。
同樣，F(xiàn)loating Gete技術(shù)擁有更好的Read Window Budget因而也更容易加速，QLC相比于TLC來說，Endurance有所降低，英特爾 QLC在行業(yè)的諸多QLC技術(shù)中擁有更好的Endurance，但依然比Intel TLC的Cycling Capability更低一些，因此有很多朋友對QLC有較多一個顧慮。
絕大部分SSD的DWPD其實(shí)都是小于小于1的，大部分實(shí)際使用壽命損耗又遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于SSD額定Endurance Spec，Intel的QLC SSD結(jié)合了較高的Cycling能力和領(lǐng)先的容量，可以顯著增強(qiáng)全生命周期的整體寫入能力，滿足諸如CDN、大數(shù)據(jù)、本地盤等諸多應(yīng)用市場壽命需求，可以想象一下從4T到32T接口不變情況下面，全盤寫入能力提升了很多。
英特爾同時也和諸多的行業(yè)伙伴們開展平臺軟件方面一些架構(gòu)創(chuàng)新，對Incoming Workload進(jìn)行順序化這樣能極大提升QLC的適用度，因?yàn)镼LC相比TLC其實(shí)在順序?qū)?、隨機(jī)讀能力方面其實(shí)很接近的。
來看一下存儲創(chuàng)新三要素中一個性能。
英特爾在不斷創(chuàng)新NAND架構(gòu)以提升其性能，改進(jìn)SSD層面的性能可擴(kuò)展性，因?yàn)閷蛻魜碚f，他們希望從1T到2T到4T到8T到16T容量翻倍的時候性能也能翻倍，聽起來是不可能完成，但英特爾并沒有放棄在軟件架構(gòu)等方面的創(chuàng)新，也希望在NAND Die本身方面做更多的創(chuàng)新，除了ONFI接口等演進(jìn)以外，也Enable了BBD和MPRO等相關(guān)的一些技術(shù)。
3DNAND層數(shù)增加會導(dǎo)致Block Size不斷增大，從而影響到SSD層面的Flexibility以及性能，Intel 144L 3DNAND擁有3個Deck，每個Deck有48層，中間由Dummy層隔開，Block by Deck技術(shù)有效地縮小了Active Block Size，每個Deck可以單獨(dú)進(jìn)行擦除，同時可以保持其它Deck的數(shù)據(jù)完整性。此外，Deck也可以按照需求Configure成SLC、QLC等不同的模式來進(jìn)行分配，大大提升Flexibility，從而帶來更好的SSD級別的優(yōu)勢。
另外一個NAND Die方面的創(chuàng)新是IMPRO，即多個Plane Group可以相互獨(dú)立地接收和執(zhí)行的讀取命令，使得讀取性能特別是隨機(jī)讀取性能翻倍。
幫助行業(yè)客戶充分挖掘數(shù)據(jù)價值
英特爾擁有數(shù)十年的內(nèi)存經(jīng)驗(yàn)積累，并在密度、可靠性和性能等方面持續(xù)推動創(chuàng)新，釋放存儲潛力，以幫助行業(yè)伙伴們充分挖掘數(shù)據(jù)價值。
英特爾 QLC在諸多行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，并擁有很多成功的案例，舉幾個簡單的例子。
首先看一下Lightbits。
Lightbits是NVMe TCP標(biāo)準(zhǔn)的倡導(dǎo)者，他們推出了為數(shù)據(jù)中心存儲帶來超大規(guī)模敏捷性和簡單性的存儲解決方案，Lightbits軟件定義分解重構(gòu)解決方案可以幫助企業(yè)私有云、SaaS和Iaas提供商前所未有的節(jié)省時間和Cost，同時實(shí)現(xiàn)更高的應(yīng)用程序性能和公共云級別的超級可擴(kuò)展性。Lightbits lab充分認(rèn)識到了將新推出價格合理的閃存解決方案與高性能標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合所帶來的機(jī)遇，其LightOS軟件和LightField儲存加速卡是第一個提供在高性能標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)上可運(yùn)行全局閃存轉(zhuǎn)換層NVMe TCP解決方案。
Intel和Lightbits合作利用QLCSSD搭配Optane Pmem為客戶提供了高效、敏捷、可擴(kuò)展高密度存儲解決方案，其中Optane Pmem作為元數(shù)據(jù)存儲提供非常細(xì)顆粒度的日志結(jié)構(gòu)元數(shù)據(jù)存儲能力，而Intel QLC SSD則作為主存儲使用，低成本、高密度，單節(jié)點(diǎn)可以達(dá)到數(shù)百TB。
再來看一下XSKY。繼2021年7月發(fā)布了星飛8000全分布式閃存系統(tǒng)后，XSKY和Intel繼續(xù)深度合作，又發(fā)布了星飛9000產(chǎn)品，成為國內(nèi)第一個支持QLC的NVMe企業(yè)全閃系統(tǒng)。
星飛全閃系統(tǒng)基于XSKY領(lǐng)先的DATAOS底座打造，比業(yè)界TLC全閃系統(tǒng)成本有顯著的下降，并且具備更高容量密度，同時保持全閃達(dá)到了性能、容量和成本均衡，使機(jī)器學(xué)習(xí)、實(shí)時分析等新型負(fù)載理想存儲平臺。星飛9000全面采用英特爾認(rèn)證高科技部件，包括最新一代CPU、智能網(wǎng)卡，傲騰介質(zhì)和QLCSSD產(chǎn)品，產(chǎn)品功能先進(jìn)、穩(wěn)定可靠，性能比星飛8000有大幅度提升，特別是大容量的NVMe QLC SSD，單盤容量超過30多TB，具有TLC相同質(zhì)量和可靠性，給用戶帶來巨大性價比優(yōu)勢。
英特爾也跟京東云合作，基于Intel QLCSSD打造高性能、高性價比一個存儲基礎(chǔ)服務(wù)，英特爾QLCSSD在容量和壽命方面一些優(yōu)勢幫助京東運(yùn)提升了彈性擴(kuò)展能力，并降低TCO，在諸如618、雙十一等業(yè)務(wù)洪峰期考驗(yàn)中取得顯著成效。
倪錦峰最后說：“英特爾希望跟更多的行業(yè)伙伴們一起加入NAND flash技術(shù)方案一個創(chuàng)新和生態(tài)系統(tǒng)方面一些演進(jìn)，釋放存儲潛力，挖掘數(shù)據(jù)價值。”
（根據(jù)演講速記整理， 未經(jīng)本人審定）
