В своё время совместная инициатива Intel и Micron, целью которой стало создание принципиально нового типа энергонезависимой памяти 3D XPoint, наделало много шума. Первые же выпущенные на основе данной технологии SSD показали великолепные результаты. Эту память сегодня мы знаем как Optane, и, увы, с надеждами на появление новых решений на её основе придётся распрощаться.

Тревожные звонки раздавались давно: в 2018 году Micron вышла из бизнеса, уступив своё производство 3D XPoint партнёру, а сама Intel отказалась от идеи выпуска потребительских накопителей на базе Optane. Но, по крайней мере, на тот момент она сосредоточила усилия на выпуске серверных решений. В их число вошёл и принципиально новый продукт: энергонезависимые модули DCPMM/PMem.

Они устанавливались в обычные слоты DIMM, не слишком сильно уступали в производительности классической оперативной памяти и позволяли кардинально нарастить объём доступной памяти за меньшую стоимость, нежели при использовании только DRAM. Казалось бы, память Optane нашла свою, пусть и довольно экзотическую нишу, что подтверждалось и многочисленными результатами тестов систем с Optane DCPMM, в том числе, в научных задачах. Но грянул гром!

По результатам II квартала 2022 года Intel сообщила, что изрядно похудевшее к этому моменту подразделение Optane принесло $559 млн убытков. Решение списать текущие запасы готовых решений и чипов по графе «убытки» окончательно доказывает то, что Intel действительно намеревается покончить с этой страницей своей истории. Равно как и с SSD — соответствующее подразделение продано компании SK Hynix.

На данный момент сама Intel официально подтвердила отказ от Optane: в рамках новой стратегии оптимизации бизнеса IDM 2.0 компания закроет подразделения, не являющиеся решающими в стратегическом отношении, либо просто недостаточно прибыльные. Впрочем, поддержка клиентов, уже вложившихся в Optane будет продолжена. Сама же Intel отметила, что переход на CXL позволит хотя бы отчасти заменить Optane PMem. Из альтернатив технологии Optane, тоже не слишком популярных, можно вспомнить Samsung Z-SSD и Toshiba/Kioxia XL-Flash.

Таким образом, приходится расстаться с мечтой о твердотельных накопителях не просто надёжных, но и лишённых традиционной медлительности NAND при операциях записи, особенно мелкоблочных. Стоимость производства чипов 3D XPoint даже во втором поколении, когда память удалось сделать четырёхслойной, всё же оказалась слишком высокой для того, чтобы устройства на её основе стали действительно выгодными для Intel.

Intel действительно анонсирует третье поколение Optane-решений, о чём было сказано ранее, однако базироваться эти продукты будут на существующей энергонезависимой памяти 3D XPoint второго поколения. Об этом, как передаёт издание Blocks&Files, сообщила Кристи Манн (Kristie Mann), вице-президент и глава группы Intel Datacenter and AI (DCAI).

Твердотельные накопители Optane первого поколения и PMem-модули (Apache Pass) с памятью 3D XPoint были представлены в 2018 году, а устройства второго поколения (P5800X и PMem 200) появились в 2020 году. В них используется память 3D XPoint второго поколения с четырьмя слоями ячеек вместо двух, как было в предыдущей версии.

Источник изображения: Blocks&Files

Манн сообщила, что ближе к концу этого года станет доступна серия Optane PMem 300, которая предназначена для грядущих Intel Xeon Sapphire Rapids, тогда как текущая серия PMem 200 (Barlow Pass) используется с процессорами Cooper Lake-SP и Ice Lake-SP. Заявление Манн о том, что в серии PMem 300 (Crow Pass) будет использоваться «старая» память, означает, что у Intel пока нет планов по разработке 3D XPoint третьего поколения, например, с восемью слоями.

А вот процессоры Intel Xeon Granite Rapids, как ожидается, будут поддерживать CXL 2.0, как и будущие Optane PMem 400 (Donahue Pass). Иными словами, PMem-модули, наконец, «отвяжутся» от Xeon и, вероятно, окажуется совместимы с процессорами других производителей, поскольку для их работы не понадобится доработка контроллера памяти в CPU. Кроме того, появление CXL 2.0 приведёт к росту производительности и новым вариантам совместного использования PMem, DRAM и SSD.

Источник изображения: Blocks&Files

Тем не менее, Манн отметила, что на данный момент новые расширения стандарта CXL все ещё находятся в разработке, поэтому она не может точно сказать, «какие типы устройств и функций будут встроены во все различные… процессоры и контроллеры». Ожидается, что с новым стандартом будут совместимы существующие приложения, исопльзующие PMem, а также изменится гранулярность доступа к памяти.

Третье поколение серверных Optane SSD под кодовым именем Lake Stream появится вместе с Sapphire Rapids и будет предназначено и для чипов Granite Rapids. Эти накопители также должны получить поддержку CXL. А поскольку это всё же обычные SSD, то нет никакой особой необходимости в синхронизации их выхода с выпуском очередной серии Xeon.

На конференции Sanford C. Bernstein Operational Decisions Conference компания Micron сообщила, что у нее есть планы по развитию SSD и DIMM-модулей на базе технологии 3D XPoint. Формально это прямая заявка на конкуренцию с Intel Optane через пару лет, когда Micron запустит свою серию продуктов 3D XPoint.

По заявлениям финансового директора Micron Дэйва Зинснера, компания будет продолжать создавать портфолио для 3D XPoint, он также отметил, что данная технология будет очень востребована в области искусственного интеллекта. В настоящее время Micron производит 3D XPoint для продуктов Intel Optane PMem 200 и твердотельных накопителей Micron X100, представленных в октябре 2019 года.

В ближайшие пару лет Micron планирует начать выпуск собственных накопителей 3D XPoint второго поколения, а также модулей DIMM 3D XPoint. По словам Дэйва Зинснера, у Micron до сих пор нет значительного дохода в этом сегменте, если не считать пластин 3D XPoint, которые они продают Intel. Кроме того, производственные линии 3D XPoint недостаточны загружены, что прямо влияет на расходы Micron.

Устройства на базе энергонезависимой памяти 3D XPoint по брендом Optane уже достаточно давно занимают на рынке SSD уникальную нишу решений. Они особенно хорошо проявляют себя на мелкоблочных случайных операциях, и по этой причине снискали популярность в высокопроизводительных СХД в качестве кеш-накопителей. Цены на Optane не отличаются гуманностью и в 2020 году, но так ли уж выгодны они Intel?

Как говорит статистика, о прибыльности Optane корпорация Intel, точнее, её подразделение Non-volatile Solution Group (NSG), сложно было говорить очень долго. Начиная с 2016 года, каждый квартал, если верить аналитикам, NSG вынуждена была рапортовать об убытках, причём, иной раз достигающих 30-40%. Некоторые исключения можно было наблюдать в 2017 и 2018 годах, но лишь в отдельных кварталах и уже в начале 2019 подразделение было вынуждено вновь сообщить о существенных убытках.

Зарубежные источники сообщают, что в целом, производство и продажи устройств NAND в течение полугода, до второго квартала 2020, приносили Intel прибыль, однако именно Optane тянули общие показатели «на дно», сводя усилия компании не просто к нулям, а в область отрицательных значений. Но во втором квартале ситуация изменилась и NSG сообщила о прибыли на уровне $322 миллионов и доходности 19%. Это сопоставимо с финансовыми показателями таких конкурентов Intel NSG, как SK Hynix и Micron, хотя и ниже, чем, например, у Samsung или Western Digital.

Такие показатели свидетельствуют о том, что Optane, судя по всему, уже не является для NSG «якорем». Как утверждается, это произошло благодаря наращиванию объёмов выпуска таких устройства, что привело к срабатыванию эффекта масштаба и стоимость производства одной единицы продукции снизилась в достаточной степени. Ожидается, что тенденция останется положительной и в будущем.

Intel Optane в исполнении M.2 — подходящий вариант для высокоплотных СХД

Однако не исключается и возможность отказа Intel от выпуска Optane под собственным крылом — ранее компания уже отказалась от работ над многими типами энергонезависимой памяти, кроме NAND. В этот печальный список входят самые разные технологии, от SRAM и DRAM до экзотики вроде пузырьковой памяти и PCM.

Напомним, что в разработке 3D XPoint участвовал альянс Micron и Intel, и последняя в настоящий момент закупает кристаллы именно у бывшего партнёра. В свете тенденций Intel к концентрации усилий вокруг различных «сопроцессоров», включая ПЛИС, а также разработки программного обеспечения, существует некоторая вероятность того, что «синие» оставят в своём производстве лишь 3D NAND, особенно в набирающем популярность четырёхбитном варианте QLC.

Компания Micron Technology анонсировала X100 SSD — новое семейство твердотельных накопителей для центров обработки данных с высокой интенсивностью операций ввода/вывода.

Micron называет X100 SSD самыми быстрыми твердотельными накопителями в мире. В их основу положена память 3D XPoint, которая по ключевым параметрам многократно превосходит память NAND Flash. Утверждается, к примеру, что может достигаться 1000-кратный прирост производительности. Кроме того, значительно возрастает срок службы устройств хранения данных.

Полностью характеристики накопителей X100 SSD пока не раскрываются. Но говорится, что показатель IOPS (операций ввода/вывода в секунду) у них достигает 2,5 млн.

Что касается пропускной способности, то она достигает 9 Гбайт/с на операциях чтения и записи, а также при смешанных нагрузках.

Наконец, Micron говорит об ультранизких задержках, которые в 11 раз меньше аналогичного показателя для устройств хранения данных на основе памяти NAND Flash.

Пробные поставки решений X100 SSD начнутся в текущем квартале. Сведений о цене пока нет.

Глобальные продажи энергонезависимой памяти 3D XPoint в 2023 году превысят $3 млрд против $0,9 млрд в 2019-м, прогнозирует аналитик MKW Ventures Consulting Марк Вебб (Mark Webb).

Другой аналитик — Джим Хэнди (Jim Handy) из Objective Analysis — ожидает более высокую выручку на рассматриваемом рынке в 2023 году ($3,6 млрд). Свои прогнозы эксперты озвучили на конференции Flash Memory Summit 2019 в Сан-Хосе.

Спрос на неё будет расти благодаря поддержке соответствующего системного ПО и сокращению производственных расходов, говорят специалисты. По мнению Джима Хэнди, продажи XPoint в 2020 году будут увеличиваться довольно медленно, но к 2023-му они ускорятся.

В 2020 году Intel и Micron, как ожидается, выпустят память 3D XPoint второго поколения. Она сохранит технологию SLC (один бит информации на ячейку), но станет дешевле — например, 256-гигабитные решения будут стоить на 35 % меньше по сравнению со 128-гигабитной памятью первого поколения, прогнозирует Вебб.

По мнению эксперта, Micron не будет наращивать продажи 3D XPoint первого поколения и дождётся выхода новой версии. Не исключено, что Micron адаптирует память 3D XPoint к работе с процессорами AMD, ARM, IBM Power и графическими чипами. Альтернативой этому типу памяти являются NAND-решения Samsung Z-SSD и Toshiba XL-FLASH.

Напомним, что 3D XPoint относится к Storage Class Memory (SCM). Такой тип памяти медленне и дешевле DRAM и в то же время быстрее и дороже классических SSD, то есть она занимает промежуточное положение между ними. Это открывает новые возможности для более эффективного использования иерархии памяти в целом, что особенно актуально для серверных систем.

Intel предлагает решения 3D XPoint под брендом Optane как в виде NVMe-накопителей, так и в формате DIMM-модулей DCPMM. Первые массовые продукты Micron под брендом QuantX ожидаются в конце 2019 года. Предположительно к этому моменту совместное предприятие обеих компаний IM Flash Technology должно полностью перейти в собственность Micron, и на этом их пути разойдутся — разработкой и производством следующих поколений 3D XPoint они буду заниматься самостоятельно.

Intel объявила о начале коммерческих поставок модулей NVDIMM на базе энергонезависимой памяти 3D XPoint избранным клиентам. Модули Optane DC Persistent Memory предназначены для установки в слоты для оперативной памяти и используют протокол работы памяти DDR4 с целью максимизировать производительность находящегося в непосредственной близости от микропроцессора накопителя данных. Клиенты, получившие модули, уже сообщают об их рекордной производительности.

«Мы осуществили наши первые коммерческие поставки накопителей Optane DC Persistent Memory компаниям Google, Microsoft и Alibaba, получив отличные отзывы», — сказал Роберт Суон (Robert Swan) финансовый директор Intel, временно исполняющий обязанности исполнительного директора, в ходе телеконференции с инвесторами и финансовыми аналитиками. «Microsoft уже сообщила о рекордной производительности [сервера на базе Xeon Scalable и Optane DC Persistent Memory] в 13,7 млн IOPS, уровень, которого они никогда не достигали ни на какой другой платформе».

Сервер на базе Intel Xeon Scalable поколения Cascade Lake

Как сообщалось ранее в этом году, семейство модулей Optane DC Persistent Memory будет включать в себя накопители ёмкостью 128, 256 и 512 Гбайт. По сообщению AnandTech, накопитель Optane DC Persistent Memory 512 Гбайт несёт на борту 10 многослойных микросхем памяти 3D XPoint, таким образом используя 640 Гбайт памяти и имея вдвое больше «избыточной» памяти, чем модули DDR4 SDRAM с ECC (коррекцией ошибок).

Компания Intel не раскрывает точные характеристики своих продуктов до их официального выпуска. Однако уровень производительности сервера с несколькими накопителями Optane DC Persistent Memory в том, что касается случайных операций чтения и записи, впечатляет. Для сравнения, типичный серверный SSD с шиной PCI Express имеет производительность в 550–750 тысяч IOPS. Таким образом, несколько накопителей Optane DC Persistent Memory могут предложить не меньшую скорость, чем несколько серверных SSD, при этом предлагая куда более высокую надежность.

Основные преимущества памяти 3D XPoint

Руководство Intel предпочитает не распространяться о том, когда именно компания начнёт продажи модулей Optane DC Persistent Memory, но, судя по всему, поставки данных устройств начнутся одновременно с продажами серверов на базе процессоров Intel Xeon Scalable поколения Cascade Lake.

На протяжении уже довольно продолжительного времени компания Intel не упускает возможности напомнить о подготовке модулей памяти Optane DC Persistent Memory. На недавнем мероприятии Intel Datacenter Summit 2018, где были обнародованы планы компании на будущее в серверном сегменте, было объявлено о начале поставок модулей Optane DC компании Google.

Однако актуальные серверные процессоры Intel Xeon Skylake-SP не поддерживают работу с новыми модулями, несмотря на полную их совместимость со слотами DDR4 DIMM на уровне контактов. Данная возможность будет только у будущих Cascade Lake-SP, которые пока что даже не были представлены. Поэтому зачем Google память, которую негде использовать, пока что неясно. Хотя, возможно, Google уже имеет на руках образцы процессоров Cascade Lake-SP и как раз занимается их тестированием в реальных условиях.

Также Intel пока что не раскрывает все подробности о новых модулях памяти. Неизвестна ни их латентность, ни точная скорость, ни цена, ни надёжность, ни безопасность, ни множество других особенностей. В Intel предпочитают ограничиваться лишь общими фразами, например, что модули Optane DC обладают более высокой скоростью, нежели традиционные твердотельные накопители. То есть в иерархии памяти занимают место как раз между ними.

Эти модули построены на твердотельной памяти 3D XPoint. Несмотря на проигрыш в скорости традиционной оперативной памяти, у модулей Optane DC есть несколько важных преимуществ. В частности, куда больший объём за меньшую стоимость, а также наличие возможности сохранить данные даже в отсутствие питания. На данный момент Intel производит модули Optane DC объёмом до 512 Гбайт, а один процессор способен работать с шестью такими модулями.

Корпорация Intel официально представила модули памяти Optane DC Persistent Memory, рассчитанные на использование в оборудовании корпоративного класса.

Анонсированные решения — это модули DIMM, выполненные с применением передовой технологии 3D XPoint. Напомним, что 3D XPoint представляет собой энергонезависимую память, которая по ключевым характеристикам многократно превосходит широко распространённую NAND Flash. Утверждается, к примеру, что 3D XPoint до 1000 раз быстрее и имеет до 1000 раз более длительный срок службы по сравнению с памятью NAND.

Прототипы модулей DIMM на основе 3D XPoint демонстрировались ещё в 2016 году, но только сейчас такие решения начинают выходить на коммерческий рынок.

Итак, сообщается, что изделия Optane DC Persistent Memory на уровне контактов совместимы с DDR4. Правда, использовать модули поначалу можно будет только в системах на платформе Intel Xeon следующего поколения.

Сейчас в семейство Optane DC Persistent Memory входят решения ёмкостью 128, 256 и 512 Гбайт. Скоростные показатели, к сожалению, не раскрываются.

Пока организованы поставки образцов Optane DC Persistent Memory. Отдельные заказчики начнут получать изделия на коммерческой основе позднее в текущем году. Массовые отгрузки намечены на 2019 год.

Корпорация Intel поделилась планами по выпуску модулей DIMM, изготовленных с использованием передовой технологии 3D XPoint.

Напомним, что 3D XPoint представляет собой энергонезавиcимую память, по принципу действия совершенно отличную от традиционной флеш-памяти NAND. В то время как NAND Flash для хранения информации использует электроны, захваченные в затворе транзистора, ячейка 3D XPoint меняет сопротивление для различения между нулём и единицей.

3D XPoint является основой накопителей семейства Optane, которые сейчас выпускаются в виде карт расширения PCIe 3.0, 2,5-дюймовых U.2-устройств и модулей М.2. Кроме того, ещё в начале 2016 года демонстрировались прототипы модулей DIMM на основе этой памяти, но с тех пор о таких изделиях практически ничего не было слышно.

И вот теперь Навин Шеной (Navin Shenoy), исполнительный вице-президент Intel и глава группы центров обработки данных (Data Center Group), сообщил, что решения DIMM с памятью 3D XPoint появятся на рынке во второй половине следующего года.

Изделия нового типа будут нацелены на серверы и различные вычислительные платформы. Поэтому Intel придётся обеспечить требуемую надёжность, долговечность и производительность.

«Технология Intel Optane для центров обработки данных сочетает в себе характерные особенности, присущие памяти и подсистемам хранения, обеспечивая низкий уровень задержек, высокую надежность, исключительные показатели качества обслуживания и высокую пропускную способность, что позволяет реализовать новый слой данных, который увеличивает масштабируемость в пределах сервера и помогает снизить стоимость транзакций», — заявляет корпорация.