跨世代3D Xpoint技術 Intel Optane SSD 900

SSD市場的大魔王

Intel絕對是SSD市場的大魔王，憑著強大的研發能力加上精良的半導體技術，過去多次為SSD市場帶來革新突破，回顧過去Intel SSD產品有不少經典名作，並為SSD市場帶來巨大衝擊︰

• 2009年第三季，Intel推出業界首款平衡價格、容量、壽命、效能的X25-M SSD系列，並支援TRIM功能降低GC對SSD負擔，為SSD普及鋪成新路。
• 2014年第一季，Intel推出業界首款企業級控制器與防止斷電資料遺失保護的SSD 730系列，超高寫入壽命與強悍的IOPS，是當代SATA SSD最顛峰之作之一。
• 2015年第三季，Intel推出首款消費級NVMe SSD 750系列，藉著NCQ獲得非常強悍效能，宣告高效能PCIe SSD時代的來臨。
• 2017年第四季，Intel帶來全新的3D Xpoint技術的Optane SSD 900，根據官方說法「這是 25 年來首見的全新類別革命性記憶體」，其性能與耐用度都比傳統快閃記憶體(NAND)強大1,000 倍，宣告高階SSD新時代來臨。

3D XPoint技術原理

Intel於IDF2011大會上首次展示PCM可運作儲存晶片樣本

Intel早於2009年已提出可堆疊的非揮發性相變化記憶體(PCM)晶片技術，並與Micron合作開發次世代的儲存，並於2011年美國IDF大會上首次展示可實際運作的樣本，代號為「Hybrid Memory Cube」，2012年正式將技術命名為「3D XPoint」並不斷針對物料作出改良，2015年改用GeSbTe硫族化合物，相較其他PCM技術更快、更穩定。

3D XPoint技術有別於傳統快閃記憶體(NAND)，利用GeSbTe硫族化合物非晶態下，短直徑能階(Energy level)與低密度游離電子(delocalized electron)特性，大幅提高電阻值，儲存行為抹除(Reset)邏輯狀態為「0」；晶態則相反電阻低，儲存行為寫入(Set)邏輯狀態為「1」，透過材料相變化來記錄數位訊號，透過5層堆疊技術組成的儲存立方。

Intel Optane SSD 900

Intel Optane SSD 900P是Optane家族第三個產品，研發代號Mansion Beach，另備有伺服器級P4800X與入門級Optane Memory，900P提供兩款Form Factor，包括U.2介面及今次評測採用的 HHHL (Half Height Half Length)擴充卡，兩者在性能上完全相同，同樣基於PCI Express x4接口，為玩家提供更具彈性的選擇。

市場定位方面，Intel Optane並非要取代NAND SSD，而是填補記憶體(DRAM)與快閃記憶體 (NAND)中間的缺口，中堅玩家可以考量採用Optane Memory作銜接，與HDD或入門級SSD組成Hybrid Drive配置，高階玩家可以採用Intel Optane SSD與HDD或SSD共存，因此Optane SSD 900P只提供280GB及400GB兩種不同容量。

此次測試樣本為Intel Optane SSD 900 280GB HHHL版本，採用堅實的鋁合金外殼並設有坑紋以提升散熱面積，卡背亦加入金屬散熱背板，產品待機功耗為 5W 、讀取最高功耗約 14W，相較Intel SSD 750功耗略為上升，因此對散熱有一定要求，用家需選擇放置於機箱風扇氣流可及的位置，以避免產品因過熱而不穩。

Intel Optane SSD 900 280GB採用Intel SLL3D 7通道NVMe主控制器，與企業級的P4800X完全相同，PCB上正背面合共有21顆3D Xpoint顆粒，儲存總容量為336GB，扣除預留空間(Over-provisioning)後可用容量為280GB，由於Optane SSD有別於傳統SSD設計，不需加入快取記憶體，意味著也不需要提供電容來防止意外斷電。

採用與Intel Optane Memory一樣的3D Xpoint顆粒，型號為「29P16BIBLDNF」，採用20nm制程、封裝大小約241.12mm²，單顆容量為128Gb (16GB)，儲存密度為0.62Gb/mm²。

由於3D Xpoint顆粒並沒有GC blocks可以任意寫入，意味著不會產生4kB不對齊造成讀取段差，影響速度或是寫入放大等問題，而且校驗方式異於NAND Flash的LDPC，沒有MLC、TLC限制Cell越大需要越多ECC，寫入速度等趨近讀取速度。

Source : https://www.hkepc.com/15999