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    英特爾在NAND技術創新和產業引領上有這三點

    幾十年的IT產業發展史中,各種新技術不斷涌現,許多舊技術遭到淘汰,過程中有許多企業興起,有許多企業走向沒落,很少有企業能在一個產業幾十年如一日的耕耘,作為這種少數派之一,英特爾在內存存儲上的表現就非常有代表性。

    本文將通過回顧英特爾內存與存儲業務發展史,來認識英特爾在NAND上的技術創新和產業引領方面所做的工作。

    正文:

    英特爾內存存儲業務的發展歷程真可謂是波瀾起伏。1968年,仙童半導體出來的兩個人,羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾創立了英特爾,專注于硅柵MOS內存芯片和多芯片內存模組業務。在幾乎所有半導體公司都專注于邏輯器件的時候,英特爾看到了存儲器在前晶體管時代的困境。

    1969年,DRAM問世,而后,經過日本廠商在DRAM市場上長達十幾年的猛烈炮火后,英特爾在1985年宣布退出DRAM市場,轉而為IBM制造處理器芯片,后續的劇本就是,IT產業界迎來了WinTel時代,英特爾建立了一個x86帝國。

    英特爾在1988年發布了一個開創性的存儲技術——NOR-flash,隨后,NOR-flash開始取代EPROM,而后,在英特爾正在NOR-Flash市場發力的同時,一種在移動設備上用的存儲介質NAND開始興起。

    2005年前后,NAND在MP3、U盤之類的電子設備中廣泛使用,NAND市場份額開始逐步超越NOR-flash。在這種大背景下,英特爾選擇與美光基于NAND技術建立了合作關系。2005年,雙方合資成立了IM-Flash公司來生產NAND芯片,IM-Flash在NAND技術產品上不斷突破。

    2018年,美光宣布收購英特爾持有的IM-Flash股份,2020年,英特爾決定退出NAND閃存存儲市場,將NAND產品線出售給SK海力士,英特爾似乎不太喜歡NAND市場的價格變化和激進的投資風格,出售NAND業務之后,英特爾則是要專注于頗具突破性的傲騰技術了。

    將一個技術進行產品化和商業化,并建立一整套生態系統其實非常困難,以英特爾傲騰為例,為了讓更多人接受新技術,英特爾花了很多時間和精力來培育整個生態系統。

    從DRAM到NOR-flash再到傲騰,英特爾都站在比較前沿的位置來思考問題,英特爾在NAND上,有哪些技術創新和產業引領的意味呢?

    一直以來,英特爾既有傲騰也有NANDSSD產品線,由于傲騰的突破性太過明顯,以致于許多人對于英特爾NAND業務的形象有些模糊,從最近的幾次溝通中,我開始重新認識到了英特爾NAND業務線的優勢和差異。

    關于英特爾NAND產品線的技術創新和產業引領,我總結了三點:

    第一點:產業引領,把QLC帶入企業級市場

    英特爾是最早將QLC SSD用在企業級市場上的,為了將QLC的大容量優勢發揮出來,英特爾還貢獻了像Ruler這種From Factor,將QLC的密度優勢發揮到了一個極致。

    2018年,英特爾率先在市場上推出了第一代的QLC SSD,2021年,最新一代的NAND達到了144層。目前,英特爾QLC SSD的用戶是以互聯網公司為主,在互聯網數據中心的軟件定義存儲方案、以及CDN場景中有較多應用。

    英特爾NAND產品與解決方案事業部中國區銷售總監倪錦峰表示,從MLC切換到TLC過程非???因為TLC提供了與MLC相近的耐久性表現,性能表現甚至比MLC還強。然而,QLC與TLC的壽命和性能差異就比較明顯,替換難度相對更高一些。

    倪錦峰還表示,用戶想把QLC用好得需要比較復雜的優化工作,大的互聯網公司會自主進行優化,但由于各個領域用戶技術實力不同,客觀上QLC在不同行業進一步落地的情況也不盡相同。

    不過,倪錦峰對于QLC的發展持樂觀態度。預計到2025年,QLC有望占15%—20%的份額,英特爾在QLC領域走的比較靠前,未來還會推出更多的QLC相關的企業級產品。

    在倪錦峰的預期中,他希望通過架構方案層面的創新,關注包括軟件存儲在內的各種新技術趨勢,讓QLC能夠盡快替代一部分TLC,甚至能夠替代一部分的磁盤。

    除了產品方案本身以外,倪錦峰還談到了NAND SSD對于碳中和的意義,SSD在空間成本、設備成本以及散熱維護成本方面的優勢也將有助于QLC技術的加速發展,這也算是對于NAND SSD市場發展的一個利好消息。

    第二點,更有發展前景的NAND技術路線

    英特爾在NAND技術路線上有許多獨到之處,畢竟是在NAND技術上有十幾年的積累了。

    英特爾在NAND技術上選擇的技術路線叫垂直浮動柵極技術,它通過隧道氧化層來控制電子,通過離散單元隔離將跨單元干擾的風險降至最低,而且,它能將垂直單元中的電子數量提高大約6倍,與電荷捕獲NAND浮柵技術相比,電荷控制能力大大提高,實現了更高的可靠性。

    與替換柵極的方案相比,浮動柵極方案有更好的編程/擦除閾值電壓窗口,浮動柵極的單元之間有更好的電荷隔離/保留能力,浮動柵極的密度性能更高,更適合用在大容量存儲盤上。

    與其他方案相比,英特爾的NAND技術的發展前景更大,更能滿足企業用戶不斷增長的數據需求,英特爾的方案能在保證可靠性的基礎上,將容量做的更大。

    第三點,應用普及,顛覆用戶對于QLC的認識

    許多人提起QLC都覺得它的寫入壽命會比較短,但在英特爾手里,憑借NAND介質層次上的創新,在一些產品中大幅提升了QLC NAND固態盤的耐久性,耐久性表現是同類產品的4倍。

    英特爾給出了這樣一個數據,從實際應用來看,只有15%的固態盤額定壽命用于大規模部署,還遠遠沒到需要擔心固態盤額定壽命的時候。

    從性能方面來看,QLC NANDSSD的讀取帶寬能達到TLC NAND的水平,時延和服務質量方面,與TLC NAND SSD表現也幾乎沒有差別。

    從技術成熟度來看,目前英特爾在QLCNAND上已經有了較多積累,目前QLC NAND已經進化到了第三代,在應用場景方面也在不斷延展。

    QLC NAND SSD的適用場景

    大致可以看到,經過優化的QLCNAND SSD在壽命和性能表現上與TLC非常接近,這為QLC在更多場景中的應用打下了基礎。

    結語

    以上就是英特爾在企業級NAND產品線上的發力重點。從QLC的應用和普及上來講,短時間內,應該還是在大型互聯網公司中目前應用的比較多,它需要服務商對QLC有足夠的了解,需要針對特定場景來選用,需要做一些針對性的優化,應用門檻是有的,但收效也是可預期的。

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