2016年問世的存儲級內(nèi)存（storage class memory，SCM），結(jié)合了DRAM、NAND的性能優(yōu)勢，具有大容量、時延低，相對價格低廉以及非易失存儲等特性，被認(rèn)為顛覆存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新一代介質(zhì)，可滿足證券、電商、銀行、欺詐檢測、物聯(lián)網(wǎng)等實(shí)時交易數(shù)據(jù)的分析和處理等性能和可靠性要求較高的場景需求。

在研的SCM主流介質(zhì)有4個大類：

一是相變存儲器（Phase-change memory），它利用特殊合金材料在晶態(tài)和非晶態(tài)下的導(dǎo)電性差異來表示0或者1的狀態(tài)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)大容量和低成本，缺點(diǎn)是對高溫比較敏感，典型代表為英特爾和美光聯(lián)合研發(fā)的3Dxpoint；

二是阻抗隨機(jī)存儲器（Resistive random-access memory，ReRAM），通過在上下電極間施加不同的電壓控制Cell（存儲單元）內(nèi)部導(dǎo)電絲的形成和熔斷對外呈現(xiàn)不同的阻抗值，其優(yōu)點(diǎn)是理論容量密度和成本可以最優(yōu)，缺點(diǎn)是讀寫壽命和性能都較低，主要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)存儲場景，典型代表廠商為HPE和Crossbar；

三是磁性隨機(jī)存儲器（Magnetic Random Access Memory，MRAM），通過電流磁場改變電子自旋方向來表示不同狀態(tài)，理論性能和壽命都很高，適用于貼近CPU側(cè)的高速緩存（如L2 Cache，L1Cache），代表廠商為Toshiba和Everspin；

四是碳納米管隨機(jī)存儲器（Nantero’s CNT Random Access Memory，NRAM），采用碳納米管作為開關(guān)，理論制程可以達(dá)到5nm以下，密度和壽命及其優(yōu)秀，理論功耗也比較低，可用于替代SRAM（Static random-access memory）應(yīng)用場景。

SCM主要廠商是英特爾及三星，其代表作分別是Optane（傲騰）與Z-SSD。2018年，戴爾科技發(fā)布的高端存儲PowerMax率先將SCM引入到存儲陣列。

SCM介質(zhì)產(chǎn)品形態(tài)和在存儲系統(tǒng)中的當(dāng)前應(yīng)用形態(tài)是基于NVMe Block接口、兼容原有生態(tài)的SCM SSD，如英特爾推出的Optane系列。這種形態(tài)對現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)改變不大，同時提供了相對Flash SSD更高的性能。另外，由于SCM SSD無需垃圾回收操作，避免了NAND SSD長期使用后的性能衰減問題，提供了更穩(wěn)定的時延，第二階段的應(yīng)用形態(tài)是基于內(nèi)存訪問語義(Load/Store)，以DIMM的形態(tài)接入系統(tǒng)的可持久化內(nèi)存。這種形態(tài)可以提供與內(nèi)存接近的訪問時延（100ns級），并提供相對內(nèi)存更大的容量和數(shù)據(jù)持久化能力，是未來超高性能存儲系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)技術(shù)。

SCM優(yōu)點(diǎn)突出，但并不意味著傳統(tǒng)的DRAM內(nèi)存將被它取而代之，原因在于， SCM比DRAM的數(shù)據(jù)寫入速度相差10倍到100倍以上，而且寫入次數(shù)有限，超過數(shù)百萬次時會寫穿造成永久失效。由此，結(jié)合DRAM和SCM優(yōu)勢的一種混合架構(gòu)內(nèi)存正在突破中，在硬件設(shè)備上，華為、浪潮這樣的硬件設(shè)備廠商已經(jīng)生產(chǎn)出了符合技術(shù)目標(biāo)的NVM原型。

不過，在2021年3月，美光宣布，由于研發(fā)3D XPoint技術(shù)導(dǎo)致巨虧，決定出售為Optane運(yùn)作投入巨大的晶圓廠，這意味著Optane這面SCM大旗將由英特爾獨(dú)自扛起；而首款容量為512GB的三星內(nèi)存擴(kuò)展器 CXL DRAM亮相，是否昭示了存內(nèi)計(jì)算的另一條陽光大道？

2022年，SCM將走向何方？歡迎參加“2022全球閃存峰會”，7月29日，峰會第二天，十二大專題論壇中的“SCM存儲級內(nèi)存論壇”將有更多精彩的內(nèi)容分享與呈現(xiàn)！

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