SSD的工业存储创新之路

2018-09-14

     NAND是一种非易失性存储,断电后仍能保存数据工业存储。NAND闪存在MP3播放器、相机和SSD中很受欢迎。在闪存的早期阶段,研究人员在相同尺寸的硅片上增加了两个维度的密度,同时稳步降低了每千兆比特的成本。这是通过减少数据单元的大小来实现的。

  ·单层单元(SLC,Single-Level Cell)结构,即每个单元有一个bit,其后是多层单元(MLC)和三层单元(TLC)设计。但随着单元的收缩,维持其耐力变得更具挑战性,性能增长开始放缓,因此其更进一步的盈利前景看起来似乎不太好。

  ·不过,闪存设计从二维进步到了三维。3D V-NAND闪存芯片可以使单元层垂直地叠加在一起,使得密度和功耗更低、读/写速度更快、耐力更强。

  ·3D NAND并不是SSD唯一的创新领域。存储级内存(SCM)是一种新的持久存储技术,市场上比较典型的产品有3D XPoint(英特尔)、Z-SSD(三星)等。它有时也被称为持续内存(PMEM)。它支持以较小的大小编写数据,并促进更快、更高效的读/写过程。这种内存技术的密度是普通闪存的10倍,比普通闪存快1000倍。

  ·另一个重要的发展是非易失性存储器(NVMe)技术的出现。NVMe规范允许SSD使用高速PCIe总线来减少延迟、提高IOPS以及减少功耗。当与双端口系统结合时,NVMe带来了横向扩展和纵向扩展的企业SSD架构。这将使非易失性的内存尽可能地接近处理器,与单个企业SATA SSD相比,其速度要快10倍。

  这种快速、非易失性存储在某种程度上弥补了RAM和SSD之间的差距,性能价格比介于两者之间。它可以像任何其他永久存储设备一样被操作系统访问,也可以被部署在DIMM槽中,作为内存由操作系统访问。

  最高容量:SSD VS HDD

  在很久以前,1 TB HDD的发布就可以说是一个大新闻了,而且HDD的容量一般比SSD要大。但这种情况很快就发生了戏剧性的变化。3D NAND SSD容量超过1 TB(2.5英寸)的现在已经很常见了,三星最近发布了30 TB的SSD,并发布了一个产品路线图,计划在2020年之前发布100 TB SSD。到那时,3D NAND将获得企业SSD市场的最大份额。企业SSD容量每年增加一倍,已超过了HDD的容量增长。在顺序读取2000 MB/s、随机读取操中高达120k的IOPS,这样的性能如今在NAND和V-NAND技术中已十分常见。

  高容量SSD对许多应用程序来说是有意义的,但不是全部。它们对云应用程序很有好处,例如,支持内容共享流量的视频和媒体流,以及活跃的归档应用程序,在这些应用程序中,高度敏感的信息不会被覆盖。但是,读取密集型工作负载可能需要适当大小的持久性,以便为用户提供数据吞吐量的一致性,以确保快速交付用户请求的信息。这使得企业SSD在容量和性能之间达到平衡的需求越来越大。

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