引领存储未来英特尔内存和存储展示日亮点解析

袁怡男 李实

英特尔雄厚的技术基础和强大的创新能力不仅仅体现在CPU领域，存储领域其实也是英特尔的强项。尤其是近两年来，英特尔在3D NAND和傲腾系列存储产品上的持续发力，使得存储业界充分领略了英特尔在存储产业上的“厚积薄发”。9月26日，在韩国首尔举行的英特尔内存和存储展示日（INTEL Memory Storage Day）上，英特尔向人们介绍了未来存储领域的发展计划和技术研发进度。本文特别摘选了其中的亮点和精华内容，向大家展示英特尔在存储、内存产业上的最新动态。

不断发展：英特尔展示产品路线图

英特尔是全球最大的存储芯片厂商，旗下产品包括3D NAND、傲腾SSD等创新性产品。在展会上，英特尔给出了存储产品路线图，包含相关傲腾数据中心级持久内存、傲腾Dc固态盘以及3D NAND产品的发展计划。

目前英特尔面向企业级用户的新一代产品是第二代至强可扩展处理器，代号为Cascade Lake，而支持做腾数据中心级持久内存则是本代至强处理器的最大创新。傲腾数据中心级持久内存的研发代号是“ApachePass”，搭配的做腾Dc固态盘型号为Dc P4800X，研发代号为“coldStream”，3D NAND方面则是目前主流的P46XX和P45X炳个系列。

接下来，英特尔将更新处理器为Cooper Lake和Ice Lake架构，与其同步发布的存储相关产品自然会改变。下一代英特尔的傲腾数据中心级持久内存研发代号将使用“BarlowPass”。不過由于是下一代的产品，所以泪关信息目前也很有限。

除了做腾数据中心级持久内存外，傲腾Dc固态盘也是英特尔最重要的市场增长点。下一代傲腾Dc固态盘的研发代号是“AIder Stream”，英特尔宣称将对这款产品做出重大的性能改进，并且提供了一个图表用于暗示AIder Stream的性能。图表中显示Alder stream的性能曲线末端被人为截断了，这表明其随机10性能应该至少提高了一倍。另外，在存储控制器方面，消息显示搭配新产品的英特尔新型存储控制芯片有望大幅度提高产品的使用寿命。针对消费者的产品方面，英特尔似乎有计划提供新的产品以取代现有的傲腾SSD 900P和905P两款型号，并最终取代双端口的傲腾SSD Dc P4800X，但是英特尔并没有给出太多信息，依旧需要继续等待。

在3D NAND产品上，英特尔的路线图显示下一代产品代号为“Cliffdale-R”以及“Arbordale+”，其堆叠层数分别为96层和144层，这也是首次看到英特尔有如此高堆叠层数的3D NAND产品。英特尔宣称96层的产品将在今年上市，2020年就可以看到144层堆叠的3D NAND产品70

除了产品路线图信息外，还有一些其他的信息在此次会议上发布。有关傲腾产品未来的生产方面，英特尔将在位于新墨西哥州Rio Rancho的工厂运营一条新的做腾技术开发线，并宣布代号为“Barlow Pass”的第二代英特尔做腾数据中心级持久内存将在2020年与下一代英特尔至强可扩展处理器一同发布。

容量更大、速度更快：新一代QLC SSD 665p

英特尔此次在演讲中有关3DNAND的内容主要都集中在QLc产品上，这也是本次展会中少有的几款面向个人用户和消费级市场的产品。从过往来看，英特尔SSD 660p堪称迄今为止最成功的QLC ssD。新一代的产品则是本次展会展示的SS D665p，这款新品将替代660p的市场和产品地位。

从产品角度来看，665p使用了96P=堆叠的QLC颗粒，前代产品660p只有64层。存储控制芯片则没有发生变化，依旧采用的是silicon MotionSM2263 4通道存储控制器。从产品角度来说，在更换了堆叠层数更高的颗粒后，单位面积的容量会提升，成本也有可能降低。因此在商业策略方面，我们估计英特尔将不会改变现有产品的容量范围值，但是可能会略微降低一些价格使其更亲民。

性能方面，英特尔展示了一些简单的测试，展示1TB的665p相对1TB的660p的性能差异，其中连续传输速度提高T40%-50%，随机访问速度提高了约30%，测试数据来源于beta版本的CrystalDiskMark 7。但是这个测试由于数据量较小、测试内容不够细致等原因，反应的其实是ssD内置的SLC缓存的性能，并不能代表QLC颗粒的性能——恰好这部分才是人们最关注的内容。业内人士估计，英特尔新的QLC颗粒在顺序10方面最多改进约20%。另外，之前对英特尔660p的测试表明，在足够高.的队列深度的情况下，这款QLc颗粒的产品持续读写速度也能达到1.7GB/s-1.8GB/s，665p可能将这种性能改进扩展至比较低的队列深度，比如QDl，这样将改善大部分日常应用场景下的性能表现。

从665p的PcB照片上来看，它没有太多改变，依旧是单面、4颗粒即可达成2TB的容量。英特尔目前还没有正式发布665p，并目也没有透露这款产品的上市时间，但考虑到665p产品已经可以实测，那么距离正式发布时间应该很近了，—旦价格方面略有降低的话，将有很大可能成为新一代颇具性价比的大品牌NVte SSD产品。

继续堆层还不够，还要5bit：144层堆叠和5bitPLC

从665p的展示和消息披露可以看出，英特尔的堆叠层数已经从之前的64层来到了96层，并且很快就可以商业化。在96层之后，英特尔下一代堆叠层数会一下子跃升至144层。

英特尔的144层3D NAND颗粒初代产品将依旧采用QLC技术，当然英特尔也宣称通过改进的3D浮栅存储单元，使得其数据保存能力要比大多数竞争对手采用的电荷阱更为出色。在堆叠方面，英特尔目前没有说明将如何进一步堆叠更多的层数。不过从业界发展情况来看，堆叠层数超过某一个极值后，由于大量的通孔管线需要占据不菲的芯片面积，继续提升堆叠层数将很难带来芯片存储面积的提升，反而会造成可靠性和生产方面的困难。因此，业内普遍采用“堆叠的堆叠”来完成更高层数NAND芯片的生产。传闻英特尔在144层的堆叠颗粒的设计上，将采用双堆叠的“72+72”的方式，也就是堆叠两个72层NAND产品的方式完成，而不是三堆叠的“48+48+48”的方式。

要进一步挖掘NAND产品的潜能，除了堆叠的方法外，使用更多bit数量、精确控制更多的电压就成了另一条路线。在SLC、MLC、TLC和QLC之后，英特尔也加入了5bit的PLC阵营，每个单元存储5bit数据，控制32个电压状态。与QLc NAND相比，在同容量环境下，PLC可以帮助厂商降低25%左右的成本，这意味着PLc ssD的价格将进一步逼近HDD机械硬盘。而如果使用相同成本的材料，PLC闪存则可以提升25%的存储容量，推动ssD的容量迈向8TB、16TB的方向。英特尔在展会上展出了PLC闪存的一些早期内容，但对具体产品，英特尔依旧表示尚在研究，目前没有确定实际产品是否可行，也没有具体产品的时间表可提供。

抹平存储鸿沟——英特尔傲腾系列产品

前文我们提到，本次展会的主要内容依旧是面向企业和数据中心，英特尔也主要是为了展示傲腾技术、3D NAND在企业和数据中心的应用，相关的新闻和会议幻灯片也緊扣这个主题。简单来说针对不同的企业应用场景，不同的存储模式可以大幅度提升应用的性能，下面本文简单介绍一下。

从原理来看，目前我们使用的电脑存储结构，从高到低分别由缓存、片上存储、内存、3D NAND以及HDD机械硬盘组成。英特尔将这种存储模式比作一个金字塔，金字塔的顶端是昂贵但是快速的cPu缓存等，末端是大容量但是便宜的HDD机械硬盘。不过，这个金字塔在很多情况下并不是平滑下降的，它们之间存在很多性能鸿沟，这就导致了很多应用场景下容易存在瓶颈和性能不足。

以传统的内存搭配3D NAND的模式为例，内存的延迟一般在100ns左右，NAND的延迟一般在100微秒级别，HDD机械硬盘的延迟在10ms左右，不同产品的延迟差高达三个数量级，也就是最高可达一千倍。当数据在内存中无法获得后需要转去NAND和HDD查找时，读写延迟所带来的等待时间将会带来效率的降低。典型的应用场景如AI计算，大量的数据需要频繁存取，就需要更大的数据缓冲空间和更大的数据存储空间，此时凭借内存的空间是显然不够的，NAN叹太慢，怎么办呢？

在这种情况下，英特尔认为，傲腾系列产品的性能介于传统DRAM产品和NAND之间，可以平滑地弥补这个性能鸿沟，更好地提高实际计算性能。同时英特尔还指出，根据不同的计算场景，可以采用不同的存储分级设计实现不同的性能匹配。

比如传统的存储服务器，不太需要考虑性能鸿沟的问题，只需要更大的存储空间，因此大容量的3DNAND颗粒搭配HDD是非常合理的选择。AI训练设备则需要考虑相对有限的内存和海量数据的对比，训练时数据读取、交换需求的匹配情况。此时如果使用傲腾数据中心级持久内存和傲腾Dc固态盘作为DRAM和NAND之间的缓冲，大量数据放置在高速的傲腾的缓冲区中，和DRAM形成平滑的高低性能搭配组合，将在很大程度上显著提升计算效率。在一些传统的计算需求中，傲腾数据中心级持久内存的出现，也可以在很大程度上利用傲腾内存的非易失性、傲腾Dc固态盘的高速度等特性来提高数据计算的速度和可靠性。为此，英特尔专门给出了不同应用场景下存储配置的金字塔图，可以更为一目了然地向人们展示针对不同场景应该如何搭配存储产品，并取得性能优势。

另外，英特尔在本次展会上还宣布，未来英特尔在企业和数据中心业务上，将充分加强自己六大技术支柱的地位和作用，研发和技术导向也将投入这六大方向。这六大方向分别是制程、架构、内存，存储、互联、软件和安全。至此，英特尔再次提及了架构和制程的重要性，并将加强自己在存储业界的地位，似乎是已经感受到激烈的竞争风暴即将来临，未雨绸缪早做准备了。

总的来看，在本次面向行业的展会上，英特尔依旧在做腾产品上持续发力，并目希望借助重整的六大支柱，在计算和企业级市场上保持自己的领先地位。消费级市场上，英特尔计划在QLC产品上发力，推出新的产品，并加入PLC产品研发，继续扩大市场并保持用户对自己的好感，尤其是明星产品665p。本刊也将积极追踪这款产品的发布和上市，继续为大家带来新的消息。