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          閃存將帶來前所未有的速度和容量

          來源:企業網D1Net 作者:Harris編輯 更新時間:2020/4/16 8:26:00

          摘要:NAND閃存的未來發展涉及每個存儲單元更多的層和位。與此同時,NVMe-oF、存儲類內存和其他新技術將從根本上改變內存和存儲器的應用和發展。

            NAND閃存的未來發展涉及每個存儲單元更多的層和位。與此同時,NVMe-oF、存儲類內存和其他新技術將從根本上改變內存和存儲器的應用和發展。
            
            預測任何一項技術的未來發展從來都不是一件容易的事,內存技術也是如此。但是,當涉及到NAND閃存、存儲類內存和NVMe-oF的未來發展時,還是具有很大的可能性。
            
            近年來,這些技術以驚人的速度發展,存儲供應商提供速度更快的設備來存儲更多數據,并提供更大的耐用性。這并不是說不會遇到障礙,但閃存和其他相關技術的未來發展依然充滿希望。
            
            3DNAND的未來發展
            
            許多分析人士認為,存儲廠商將繼續在3D NAND閃存中添加層,直到不再可行為止。預計3DNAND到2021年將達到192層,到2022年將達到256層。Forward Insights公司總裁兼首席分析師Gregory Wong表示,預計存儲廠商將繼續增加層數以及位數,同時降低總體成本。但是,增加層數意味著不斷增加的資本支出、更高的過程復雜性和更長的處理時間。
            
            Coughlin Associates公司總裁Tom Coughlin也認為,隨著存儲設備使用更薄的層和層字符串技術,其層數將繼續增加。但是,這些層的厚度和沉積速度有一定限制。他說:“增加層數將導致更長的晶片生產時間,并需要更多的晶片生產設備,需要建設新的生產工廠。”
            
            Coughlin表示,在沒有其他技術進步的情況下,3DNAND降低存儲成本的速度將會下降,最值得注意的是每個單元使用多位的能力。但是,每個單元更多的位會導致性能降低,因為需要更多的錯誤校正,而且還會降低存儲單元的耐久性。他說,“要取得成功,傳統的數據收集方法需要改變,特別是必須減少擦除/寫入周期。這將需要使用諸如緩存寫入數據的方法。”
            
            從長遠來看,內存和處理可以結合在一起創建真正的內存處理。
            
            QLC和PLC NAND的未來發展
            
            Gregory Wong表示,NAND閃存的未來不可避免地圍繞著每個單元的位數。在過去的一年中,每單元存儲四位的四級單元(QLC)NAND的使用主要集中在電腦上,但是這種情況將會改變。
            
            他說,“我們預計QLC硬盤今年將應用于超大規模數據中心的存儲,并將其引入企業存儲系統。越來越多的供應商開始討論QLC設備的生產。”
            
            然而他表示,擴展位密度并降低閃存設備的成本變得越來越困難。盡管如此,NAND閃存將存在很長一段時間,因為目前還沒有一種存儲技術可以在位密度和成本方面與其競爭。
            
            JMetz是Rockport Networks公司的首席技術官,也是存儲網絡行業協會(SNIA)董事會成員。他對QLC和下一代NAND閃存五級單元進行了另一項研究。盡管他認為這些技術是不可避免的,但質疑市場將如何承受這些技術。隨著閃存三級單元(TLC)設備的價格下降,很難確定其經濟性是否會使其他產品難以競爭。
            
            盡管存在這些擔憂,但隨著新產品的定期推出,QLC技術仍有很大的發展。Objective Analysis公司總經理Jim Handy說,“3DNAND的一個很酷的地方在于,其后幾代產品仍保持了相同的單元尺寸和電容,這也支持了QLC的開發。”他還認為,PLC可能會出現這種情況。
            
            即便如此,在閃存的未來發展中,仍可能會看到每單元位將繼續影響耐久性。這就是為什么企業中的QLCNAND可能僅限于讀取密集型工作負載,并且寫入操作受到嚴格控制的原因。對于PLCNAND來說更是如此。
            
            但是,QLC和PLC NAND可以與單位單元(SLC)閃存配套使用以創建混合固態硬盤,Coughlin說:“分區存儲的想法可能有助于創建多種閃存技術,這些技術可用于將內容集中在SLC閃存、QLC,甚至PLC閃存中進行讀取。”他表示,人們一致認為QLC和PLC NAND不可能單獨用于高性能應用。
            
            NVMe-oF的未來發展
            
            隨著越來越多的NVMe SSD進入數據中心,預計將NVMe-oF集成到企業工作流程中的努力將呈指數級增長。其接口協議在整個網絡上擴展了NVMe的性能和低延遲優勢。人們已經在諸如DellEMC公司PowerMax之類的產品中看到了NVMe-oF的發展軌跡,該產品支持NVMe-oF為資源密集型應用程序提供更低的延遲和更快的響應時間。Handy表示,他相信NVMe-oF可能會成為標準的系統架構,這將使閃存的使用迅速增長。
            
            Coughlin進一步指出,“NVMe-oF將成為主要的網絡存儲技術,特別是對于主存儲應用程序,甚至可能在基于HDD硬盤的存儲應用中。”
            
            他指出,Western Digital公司已在其Open Flex架構中采用HDD硬盤存儲盒。如果處理得當,NVMe-oF可以提供接近NVMe存儲設備內部帶寬的網絡存儲性能。NVMe-oF還讓使用遠程內存成為可能,從而創建了新的虛擬化和抽象方法。
            
            而Metz堅信,NVMe-oF開啟了一個可能的部署選擇的世界,直到現在,這些選擇還遙不可及。協議的進步讓以更高的精度和粒度連接到媒體成為可能。Zoned Namespace是一種旨在以高效且高性能的方式精確地將數據寫入媒體的技術,非常適合QLC和PLC等對重寫和寫入周期高度敏感的媒質。
            
            存儲類內存和其他新興技術的發展
            
            隨著英特爾公司發布DC永久內存,存儲類內存(SCM)作為內存層次結構中的一層,其未來發展變得比以往任何時候都更有希望。Metz說,存儲類內存(SCM)將在創建新層中發揮重要作用,部分原因是它可以減少在將數據提交到內存之前可能會有風險情況下的延遲量。
            
            Metz還提到SNIA的持久性內存編程模型,該模型為希望以塊或文件模式尋址媒體,以及為I/O或加載/存儲語義使用相同媒體類型的應用程序提供了眾多擴展。他說,這為希望直接處理該設備的應用程序開發人員提供了絕佳的機會。
            
            Handy表示,存儲類內存(SCM)可以將新層帶入內存存儲層次結構。他斷言,存儲類內存(SCM)的未來發展取決于受英特爾公司愿意投入創造市場的資金。該公司每年可能因這項投資而損失數十億美元,但他認為英特爾公司將使它重新回到高價CPU的銷售中。他說:“沒有其他廠商可以證明采取這一步驟的合理性。”
            
            但是,存儲類內存(SCM)的開發不僅限于英特爾的永久性內存模塊。Coughlin表示,除了其他新興存儲器外,一些嵌入式芯片工廠還提供基于諸如磁阻RAM(MRAM)和電阻RAM(RRAM)等技術的SCM型器件。
            
            Coughlin表示,隨著磁阻RAM從自旋隧道扭矩轉向自旋軌道扭矩技術,其速度將會更快。他說,“隨著技術的進步以及磁阻RAM的體積減小,我們看到它最終將取代CPU的低級緩存,甚至可能用非易失性存儲器代替寄存器。因此,所有存儲器都可能成為非易失性存儲器,這可能具有巨大的存儲空間。這可能對未來電子產品的設計、安全和編程產生巨大影響。”
            
            展望閃存的未來發展
            
            Handy說,即使在存儲級內存成為主流應用之后,閃存仍將繼續充當HDD硬盤和內存通道層之間的層。他說:“與NAND閃存相比,持久性存儲器在取代動態內存方面的作用更大,這與NANDSSD減少數據中心動態內存增長的方式類似。與此同時,NVMe-oF和軟件定義的存儲等存儲技術將得到更廣泛的采用,從更少的資源中獲取更多的生產力。”
            
            Coughlin指出,非易失性固態存儲器正在經歷快速發展,它將從根本上改變人們進行計算的方式。這些變化將為邊緣計算和端點應用(例如5G和物聯網),特別是依賴電池或太陽能電池的能源受限應用提供低功耗設備。他補充說,磁阻RAM可能會像動態內存一樣便宜,并最終取代它。從長遠來看,內存和處理可以結合在一起以創建真正的內存處理。
            
            Metz表示,閃存和其他新興存儲技術的未來仍然像往常一樣充滿希望。人們正處在固態存儲“用例的寒武紀大爆炸”的開始階段,從單一的尋址閃存方法轉變為在需要時訪問信息的極為靈活且可修改的過程。隨著在位密度、訪問閃存設備的協議,以及計算存儲等領域的發展方面的工作完成,現在才開始看到有這種可能性。
            
            編輯:Harris

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