相變內(nèi)存技術(shù)將何去何從?

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作者:Jim O'Reilly

2017-06-21 14:27:27

摘自:TechTarget中國(guó)

用于存儲(chǔ)的閃存型內(nèi)存是老舊硬盤驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)巨大改進(jìn),但即使閃存型內(nèi)存的訪問(wèn)時(shí)間是微秒級(jí)的,與動(dòng)態(tài)RAM相比,它的速度依然不足。相變內(nèi)存(PCM)看起來(lái)可能是對(duì)固態(tài)存儲(chǔ)最可行的替代方案。

用于存儲(chǔ)的閃存型內(nèi)存是老舊硬盤驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)巨大改進(jìn),但即使閃存型內(nèi)存的訪問(wèn)時(shí)間是微秒級(jí)的,與動(dòng)態(tài)RAM相比,它的速度依然不足。

閃存中可尋址的塊是有限的,將最小傳輸增加到4KB需要使用操作系統(tǒng)文件堆棧,因此會(huì)增加大量的CPU開銷。 這個(gè)不足使得有人在尋求一種替代固態(tài)存儲(chǔ)的產(chǎn)品,目前已經(jīng)出現(xiàn)了幾種相關(guān)的技術(shù),其中包括相變內(nèi)存技術(shù)。

相變內(nèi)存(PCM)看起來(lái)可能是對(duì)固態(tài)存儲(chǔ)最可行的替代方案。相變內(nèi)存通過(guò)將單元(cell)的電導(dǎo)率從低變?yōu)楦撸ㄏ嘧儯﹣?lái)運(yùn)行。這可以通過(guò)施加電壓改變單元狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種變化非???,在十納秒的范圍內(nèi)。

由于相變內(nèi)存的速度非常接近動(dòng)態(tài)RAM(DRAM),因此它對(duì)于NVDIMM和NVM Express(NVMe)SSD都是理想的解決方案。 英特爾和美光都宣布推出3D XPoint版本,這是一款以PCM為基礎(chǔ)的產(chǎn)品。雖然目前出現(xiàn)了一些延遲和性能問(wèn)題,但它看起來(lái)還是要比第一代的閃存快,或許在其后續(xù)版本中會(huì)快很多。

PCM是以字節(jié)尋址的,至少在NVDIMM版本中是這樣,這樣它將允許進(jìn)行直接的小型傳輸。 與需要讀寫完整的數(shù)據(jù)塊相比,PCM可以只寫入和讀取一個(gè)字(word),這樣它就可以直接從注冊(cè)到內(nèi)存操作的CPU指令進(jìn)行讀寫,這是非常快的。

除了速度優(yōu)勢(shì),相變內(nèi)存技術(shù)還比閃存更加耐用,因此日常寫入的數(shù)量不會(huì)是問(wèn)題。 有一些關(guān)于特征尺寸和裸片容量的討論,結(jié)論也是比閃存更好。然而,相變內(nèi)存在細(xì)節(jié)上還有一些問(wèn)題。此外,第一個(gè)相變內(nèi)存產(chǎn)品的總?cè)萘繉⒙浜笥?D NAND驅(qū)動(dòng)器。

可能的原因是,英特爾和美光計(jì)劃在DRAM和閃存之間對(duì)相變內(nèi)存進(jìn)行定價(jià),這種方式并沒有得到認(rèn)可,至少在前幾年內(nèi)他們?yōu)榇烁冻隽舜鷥r(jià)。 此外,相變記憶技術(shù)還有其他障礙要克服。

3D NAND正在快速發(fā)展,所以我們可以期待它的成本會(huì)大幅降低,這將對(duì)新的PCM產(chǎn)品造成壓力。 同時(shí),3D模式下每個(gè)模塊的容量也在迅速擴(kuò)大,在2018路線圖上包含了100 TB的2.5英寸硬盤產(chǎn)品。

盡管英特爾使用NVMe網(wǎng)絡(luò)為集群中的所有3D XPoint內(nèi)存設(shè)置了具有字節(jié)可尋址性的集群模型,但任何3D XPoint產(chǎn)品都需要字節(jié)尋址才能在這些條件下具有競(jìng)爭(zhēng)力。

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