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2#
发表于 2017-11-16 15:25:52
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来自: LAN 来自 LAN
一句话总结,3D Xpoint是可堆叠(stackable),无晶体管(without transistor)的非易失性存储(non volatile)。看起来很美的各种NVM,尤其是PCM,学术界火了这么几年都没能在工业界有什么实质性的实现和推进,3D Xpoint无疑是相当振奋人心的。NVM,大容量内存,flashc。。。这几年火的点都被3D Xpoint覆盖到了。按intel的说法,3D Xpoint可能是1989年NAND Flash诞生以来的最大突破了,但实现材料和技术细节不得而知(有人推测是RRAM,也有人认为是PCM,Computerworld 声称被告知确定不是RRAM)。也只能就放出来的性能数据(都在最后图里)说话了:
(1)速度:比NAND快1000倍。
至于intel-micron拿什么做baseline以及怎么做的比较也同样不得而知(不给baseline的normalize都是耍流氓^_^),这里拿当前主流数据对比感受下。PCIe NAND 读大概100微秒,写20微秒左右,快1000倍的话读速度就是100纳秒,而现在DRAM的读写大概50纳秒,所以读速度还是赶不上DRAM(当然,比PCM等NVM已经好太多了);并且声称的快1000倍感觉不可能或者短时间内很难达到,能达到MLC PCM的250纳秒(注:常用论文参数)读速度就不错了。如果真的就是3D PCM的话,那几百纳秒的写速度也相当惊人了(也不排除是使用RAM作buffer的惯用伎俩达到),毕竟PCM的slow write是个大问题。
结论:访问速度比NAND快很多,但比DRAM还差不少,很难全面取代DRAM。
找到下面这张图基本能表达我的意思,就是速度比NAND快很多,但会比DRAM慢不少:
(2)密度:比DRAM高8-10倍
原因主要在于stackable和无晶体管,所以同样面积可以放更多的cell;根据JEDEC最新的DDR4标准,一个DRAM chip/die容量是2-16Gb(三星目前有4Gb的), 而intel给出的一个3D Xpoint die是 128Gb,感觉密度8-10倍于DRAM应该靠谱,但高密度的诱惑力可能不是很大,毕竟DRAM也可以stack而且也才刚刚开始;另,注意NAND一个cell可以容纳2-3bit而3D Xpoint只能一个bit,估计density会错很远,NAND chip/die 容量可以几十倍乃至百倍于DRAM(micron目前有2Tb的),3D Xpoint怕是望尘莫及。想到去年Sandisk出的ULLtraDIMM,使用DRAM接口的SSD,容量200-400G并可以线性增长,3D Xpoint很大程度上拿容量换取了速度(当然,两者实现介质完全不同)。
结论:密度比DRAM高不少,但比NAND差一大截。
(3)寿命:endurance比NAND长1000倍。
Flash一般写次数是10^4-10^6,如果与目前TLC的10^3来比的话就是10^6,而一般认为PCM可以被写10^7(正好是Flash 10^4的1000倍,如果是PCM实现的这个真就不值一提了),所以这样比下来endurance可能并不是那么惊人。当然作为易失性存储,DRAM理论上寿命无限,但周期性刷新耗电又影响性能。
总体感觉就是性能数据给的相当高明(狡猾)啊,不过总体也无疑是比较大的突破了。
小结,相比DRAM,3D Xpoint的优势主要是非易失,低功耗,高密度;相比NAND,快读写,长寿命。至于取代DRAM或NAND,怕是任重道远,不过很明显intel-micron也没打算,至少没打算马上,取代,而是建议和NAND及RAM同时使用(有可能作为DRAM和NAND之间的新增层级)。初始阶段,3D Xpoint会通过PCIe挂载,未来会通过新的主板离CPU更近以更好发挥性能。主要应用场景自然是手机(容量及能耗),游戏(容量)和数据中心(容量,速度,寿命)了,但用起来估计要一段时间。
UPDATE: 10月初MEMSYS会议上美光的keynote有提到3d-XPoint,以下图片均截取自keynote。
(1) 各项参数与DRAM和NAND的对比,latency靠近DRAM,寿命比NAND好,价格介于DRAM和NAND之间;密度没有涉及,但从价格和上面的推算基本可以确定密度比NAND差,不然也没NAND什么事儿了。
(2) 地位:DRAM和Flash之间的新层级,接口为PCIe或DDR。(2) 地位:DRAM和Flash之间的新层级,接口为PCIe或DDR。
(3) 开发计划:DRAM,NAND,3D-XPoint共存。(3) 开发计划:DRAM,NAND,3D-XPoint共存。
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