6500 ION TLC и XTR SLC

Сегодня Micron расширяет линейку твердотельных накопителей для центров обработки данных, представив два новых продукта — твердотельные накопители 6500 ION и XTR NVMe. Эти два продукта не входят ни в одну из существующих линеек корпоративных твердотельных накопителей. Они предназначены для того, чтобы заполнить пробелы в ассортименте своих продуктов для предложений с высокой емкостью и долговечностью.

Конкуренты Micron предлагают QLC высокой плотности в различных форм-факторах для центров обработки данных, стремящихся максимально увеличить емкость хранения на стойку. С другой стороны, после прекращения выпуска Optane Micron нуждалась в альтернативе памяти класса хранения для рабочих нагрузок с интенсивным записью. Текущий набор продуктов Micron включает предложения как для основных, так и для высокопроизводительных категорий NVMe в виде серий 7400 и 9400 соответственно. Два твердотельных накопителя, которые выпускаются сегодня, предназначены для сегмента рынка с высокой емкостью и долговечностью.

Твердотельный накопитель Micron 6500 ION NVMe обеспечивает высокую емкость. Это диск TLC по цене QLC. Твердотельный накопитель Micron XTR NVMe обеспечивает высокую надежность. Несмотря на то, что это не игра с малой задержкой, ее набор функций делает ее конкурентоспособной по многим показателям с продуктами класса SCM. Далее следует более пристальный взгляд на характеристики и рыночное положение двух твердотельных накопителей, а также обсуждение конкурентной среды.

Твердотельный накопитель Micron 6500 ION TLC NVMe

Технология флэш-памяти NAND быстро развивалась за последнее десятилетие или около того, с переходом от планарных SLC с низкой плотностью к MLC, а затем к TLC. Появление 3D NAND позволило использовать четырехуровневые ячейки (QLC), которые кодируют до 4 битов информации в одной ячейке с использованием 16 различных уровней напряжения. Это позволяет резко увеличить производительность для данной площади штампа. QLC имеет свою долю проблем и хуже, чем TLC, с точки зрения почти всех показателей — производительности, выносливости и энергопотребления. Флэш-память QLC — это прежде всего игра с затратами как для потребителя, так и для поставщика на рынке клиентских твердотельных накопителей. В корпоративной среде стоимость является одним из факторов, но более интересным фактором является плотность стоек. Твердотельные накопители QLC за последние пару лет преодолели отметку емкости 30 ТБ по разумным ценам, что позволяет одной стойке вмещать более 1 ПБ.

Подведение итогов конкурса…

Игра Micron QLC на корпоративном рынке была приглушена. С другой стороны, его конкурент, Solidigm, был крайне оптимистичен в отношении QLC для использования в центрах обработки данных. В частности, Solidigm D5-P5316 оказался популярным с этой точки зрения. Жесткий диск емкостью 30 ТБ и более в форм-факторе 2,5 дюйма (U.2) по цене менее 100 долл. США за ТБ оказался привлекательным для центров обработки данных, поскольку позволяет увеличить емкость стойки. Согласно собственным маркетинговым материалам Solidigm, бесплатных обедов не бывает. У QLC есть недостатки с точки зрения медленной непрерывной последовательной записи (по сравнению с TLC). В D5-P5316 также решили увеличить единицу косвенного обращения с 4 КБ до 64 КБ. Хотя это упрощает управление флэш-памятью, случайная запись 4 КБ сильно страдает из-за задержки. увеличение от повторного доступа к таблице косвенности, а также чрезмерное усиление записи, что приводит к очень низкой выносливости (с точки зрения случайных записей на диск в день).

Источник: Расширение возможностей принятия решений в реальном времени для крупномасштабных наборов данных с экономикой, подобной SSD, Саммит SNIA Persistent Memory + Computational Storage, 2022 г.

Solidigm D5-P5316 может поддерживать скорость последовательной записи (прямо в QLC) всего 3,6 Гбит/с, а скорость произвольной записи 4K составляет всего 7800 IOPS. Однако цифры более разумны для случайных операций записи 64 КБ из-за таблицы косвенных адресов. Solidigm фактически предлагает адаптировать программное обеспечение, чтобы избежать случайной записи 4K или использовать диск только для рабочих нагрузок, которые либо интенсивно считываются, либо с последовательной/случайной записью больших блоков. Эти типы рабочих нагрузок значительно снижают усиление ввода-вывода, что касается аспекта выносливости. Несмотря на эти недостатки, возможность увеличения плотности стоек была слишком хороша, чтобы центры обработки данных могли ее упустить. К сожалению, у Micron не было альтернативы по аналогичной цене на тот момент. Это изменилось сегодня с 6500 ION.

Отказ от QLC

Micron был первым, кто выпустил 3D NAND с более чем 200 слоями, а его поколение 232L достигло больших объемов производства намного раньше, чем его конкуренты. Компания уже некоторое время использует QLC на рынке клиентских SSD. Тем не менее, его использование в корпоративных твердотельных накопителях было немного сдержанным, и причины этого нетрудно понять. После роспуска программы совместных разработок IMFT Micron и Intel/Solidigm приняли диаметрально разные архитектуры флэш-ячеек. В то время как Intel/Solidigm продолжали использовать технологию с плавающим затвором, Micron перешла к схеме ловушки заряда.

Вообще говоря, архитектура флэш-ячейки Micron с ловушкой заряда больше подходит для TLC. Использование его для QLC является более сложной задачей по сравнению с тем, что возможно с подходом Solidigm с плавающими воротами.

Источник: Преимущества технологии плавающих ворот (YouTube)

У плавающих затворов меньше проблем с рассеиванием заряда и больше электронов, что позволяет повысить точность данных с течением времени, особенно когда необходимо отслеживать 16 различных уровней напряжения.

В стоимости конечного продукта для твердотельных накопителей большой емкости в основном преобладает стоимость кристалла для флэш-памяти. На основе анализа здесьSolidigm 144L QLC имел битовую плотность 12,86 Гб/мм.²в то время как эквивалентное число Micron 232L TLC составляет 14,60 Гб/мм.². С QLC это число может быть еще выше. Возможно, Micron использовала 232L QLC для создания еще более дешевого твердотельного накопителя емкостью 30 ТБ по сравнению с Solidigm D5-P5316, но его характеристики с точки зрения выносливости и скорости, вероятно, были бы аналогичны (или хуже) предложения Solidigm из-за Природа флэш-ячейки.

Компания Micron решила, что твердотельный накопитель TLC большой емкости объемом 232 л может иметь конкурентоспособную цену по сравнению с предложением Solidigm D5-P5316 QLC объемом 144 л. Это привело к разработке твердотельного накопителя Micron 6500 ION NVMe.

Погружение в детали

Ключом к тому, что Micron 6500 ION обещает производительность TLC по цене QLC, является его лидерство в производстве NAND. Компания сосредотачивается только на емкости 30,72 ТБ с 6500 ION. Другие точки емкости хорошо обслуживаются другими продуктами в его стеке. Использование TLC означает, что скорость последовательной записи может достигать 5 Гбит/с, а блок косвенной адресации размером 4 КБ обеспечивает производительность произвольной записи около 200 000 операций ввода-вывода в секунду. Пониженное усиление записи означает, что рейтинг RDWPD 4K 6500 ION, равный 0,3, более чем в 10 раз лучше, чем аналогичный показатель для Solidigm D5-P5316. Micron утверждает, что твердотельные накопители TLC по своей природе более энергоэффективны по сравнению с QLC, и это подтверждается сравнением технических данных D5-P5316 и нового 6500 ION.

С точки зрения бизнеса, Micron 6500 ION соответствует требованиям TAA, а также сертифицирован FIPS 140-3 L2. Подобно другим корпоративным твердотельным накопителям, эти диски имеют среднее время безотказной работы 2,5 млн часов и 1 к 10.¹⁷ неисправимая частота битовых ошибок.

Твердотельный накопитель Micron 6500 ION представляет собой привлекательный вариант для клиентов центров обработки данных, которые используют Solidigm D5-P5316 или активно рассматривают возможность его внедрения. Впрочем, Solidigm тоже не сидела без дела. На прошлогоднем Tech Field Day компания компания говорила об использовании технологии 192L QLC для создания твердотельных накопителей емкостью 30 ТБ с внутренними блоками емкостью 4 КБ. Таким образом, претендентом на 6500 ION на рынке будут именно эти накопители, а не Solidigm D5-P5316.

Прежде чем перейти к конкуренту XTR NVMe SCM, необходимо сделать примечание о времени восстановления RAID с твердотельными накопителями емкостью 30 ТБ. Одной из неприятных проблем с жесткими дисками большой емкости является перестроение RAID с вычислением и записью четности, при этом узким местом процесса является интерфейс SATA. К счастью, интерфейс PCIe 4.0 x4 NVMe с последовательными скоростями, приближающимися к 6,8 Гбит/с при чтении и 5 Гбит/с при записи, может легко справиться с этим даже при обслуживании других рабочих нагрузок данных. Даже при работе в кластере, распределенном по нескольким физическим машинам, использование магистрали сети 50 GbE или более высокой скорости может обеспечить такую ​​отказоустойчивость с минимальным влиянием на производительность.