用于存储的闪存型内存是老旧硬盘驱动器的一个巨大改进,但即使闪存型内存的访问时间是微秒级的,与动态RAM相比,它的速度依然不足。
闪存中可寻址的块是有限的,将最小传输增加到4KB需要使用操作系统文件堆栈,因此会增加大量的CPU开销。 这个不足使得有人在寻求一种替代固态存储的产品,目前已经出现了几种相关的技术,其中包括相变内存技术。
相变内存(PCM)看起来可能是对固态存储最可行的替代方案。相变内存通过将单元(cell)的电导率从低变为高(相变)来运行。这可以通过施加电压改变单元状态来实现。这种变化非常快,在十纳秒的范围内。
由于相变内存的速度非常接近动态RAM(DRAM),因此它对于NVDIMM和NVM Express(NVMe)SSD都是理想的解决方案。 英特尔和美光都宣布推出3D XPoint版本,这是一款以PCM为基础的产品。虽然目前出现了一些延迟和性能问题,但它看起来还是要比第一代的闪存快,或许在其后续版本中会快很多。
PCM是以字节寻址的,至少在NVDIMM版本中是这样,这样它将允许进行直接的小型传输。 与需要读写完整的数据块相比,PCM可以只写入和读取一个字(word),这样它就可以直接从注册到内存操作的CPU指令进行读写,这是非常快的。
除了速度优势,相变内存技术还比闪存更加耐用,因此日常写入的数量不会是问题。 有一些关于特征尺寸和裸片容量的讨论,结论也是比闪存更好。然而,相变内存在细节上还有一些问题。此外,第一个相变内存产品的总容量将落后于3D NAND驱动器。
可能的原因是,英特尔和美光计划在DRAM和闪存之间对相变内存进行定价,这种方式并没有得到认可,至少在前几年内他们为此付出了代价。 此外,相变记忆技术还有其他障碍要克服。
3D NAND正在快速发展,所以我们可以期待它的成本会大幅降低,这将对新的PCM产品造成压力。 同时,3D模式下每个模块的容量也在迅速扩大,在2018路线图上包含了100 TB的2.5英寸硬盘产品。
尽管英特尔使用NVMe网络为集群中的所有3D XPoint内存设置了具有字节可寻址性的集群模型,但任何3D XPoint产品都需要字节寻址才能在这些条件下具有竞争力。
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