申耀的科技观察
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毫无疑问，随着算力的不断提升，数据的快速增长，以及算法的迭代和升级，再加上云计算、大数据、物联网和人工智能等新技术在传统产业更密集的渗透，如今的世界可以说正在以加速度进入一个全新的数据时代。
与此同时，“从云到边缘”的概念也逐渐成为了整个市场的热点，这不仅大大扩展和延伸了数据的范围，也让数据的挖掘和分析变得十分复杂，同时更让如何发挥好混合多云环境下的数据价值变得更加的困难，这种前所未有的变化，对存储管理、存储架构乃至存储介质都提出了更大的挑战。
在此背景下，英特尔也始终站在技术创新与落地应用的最前沿，通过从最底层的存储介质入手，在性能、容量、可扩展性等维度不断加以创新和突破，真正帮助企业有效提升了数据、存储和内存的可用性、经济性和灵活性，最大化的释放了数据的红利与价值。
那么，在存储介质技术创新的过程中，英特尔面临着哪些不同的挑战？面对未来存储市场不断变化的需求，英特尔又有哪些新的规划和发展方向？带着这些问题，笔者日前走进英特尔大连工厂，并就上述问题与英特尔相关人士进行了深入的交流与沟通。
存储层级的三大鸿沟
众所周知，在存储的使用中经常会面临这样的难题，即数据越来越多，存储管理员经常被迫要在成本与性能之间以及速度和容量之间作出艰难的选择；此外，越来越多新应用如Redis、Spark的出现，更让传统存储经常无法支持这些新应用的容量、性能乃至扩展性的要求等等。
在英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢看来，背后的关键原因，就源于存储本身是分层的，这就引出了存储领域中的“存储金字塔”的概念。
简单来说，在存储的架构中，往往会有从Cache、Memory、DRAM、3D NAND、SDD到HDD的不同分层，其中越往塔顶，存取效率越高，成本也更高，但容量也就越小；随着一层层向下，存储的容量会逐层增大，同时成本也会下降，但速度也会逐层变慢。所以，要在存储效率之间取得平衡，就要让存储分层之间的差距不能拉得太大。
但是，随着数据的爆炸，特别是数据在每三年就增长两倍的背景下，这就不仅需要更快的数据处理能力来满足新应用的发展，同时也对数据的存储能力提出了更高的要求。关键的是，这更让原来的DRAM、NAND、HDD这三种不同存储介质的差距逐层拉大，由此形成了新的存储层级鸿沟，具体来看：
一是，从容量维度看，不同存储介质并没有实现与数据爆炸的同步增长。可以看到，DRAM是每四年容量才增加两倍，而硬盘容量更是每九年才增加两倍，显然这二者是赶不上数据中心三年增长两倍的数据需求的；相对而言，NAND会跑得快一些，每两年容量会增加两倍，可以赶得上数据的增长，但无疑这三者之间的容量差距也拉得越来越大，相互之间的平衡被打破了。
二是，从时延维度看，尽管NAND的容量增加很快，但其从MLC到TLC再到QLC的迭代过程中，时延却没有明显的进步，反而相比前一代的时延还出现了小幅度的下降。换句话说，新增的NAND和处理器之间的时延无法得到改善；而DRAM在时延方面表现相对出色，但容量增长却很缓慢，这又形成了第二个鸿沟。
三是，从带宽维度看，目前市场上主流的存储容量已是4TB，其中QLC NAND的容量更是可以做到8TB，但这些介质的依然还在沿用之前的SATA接口，这就导致了新问题的出现，就是平均每一个容量能够共享到的带宽是降低的，由此也就催生了新的挑战。
不难看出，在存储层级的鸿沟中，由于不同介质受到产品结构、材料制成以及接口模式的影响，导致了DRAM、NAND、HDD这些不同存储之间出现了相互交差，且难以平衡的差距，再加上不断增长的数据量以及快速访问更多数据的需求，又进一步放大了上述问题，这也让企业客户基于数据的创新变得十分的困难。
正如刘钢所言：“目前存储的层级当中出现了巨大的鸿沟，必须有新的产品和解决方案，才可以满足这种变化的需求。”
英特尔的创新与超越
那么，如何跨越存储层级的鸿沟，以更经济的方式来获得低延时、高性能、高容量的存储呢？英特尔给出的答案是，一方面是扩大内存容量；另一方面是改善NAND SSD的速度，通过对这两种介质的技术创新，化解当下出现的存储层级挑战。
首先，在扩大内存容量方面，英特尔的最大“利器”无疑是基于3D XPoint介质的傲腾技术，傲腾可以对内存实现扩展和延续，它的出现解决了客户面临的DDR4昂贵、扩展成本高、内存不足、工作负载性能差、存储速度慢等难题。
除此之外，通过英特尔傲腾固态盘与傲腾数据中心级持久内存相结合的使用方式，又可以实现容量增加的同时，降低内存的成本，真正让“鱼和熊掌”都得以兼顾。
傲腾之所以有这样的神奇魔力，核心就在于其使用的3D XPoint在结构上是可以堆叠设计的，相比于DRAM平面的结构，3D XPoint未来可以不断堆叠实现无限的扩展；如今，正在广泛使用的英特尔傲腾的结构就仅为两层Deck设计，而下一代傲腾产品将会变成4层Deck，因此其容量和性能都会得到进一步提升。
其次，在改善NAND速度方面，英特尔也在NAND的结构设计上做起了“文章”，目前，NAND SSD主要有两种结构设计方式，一种是英特尔采用的浮动栅极设计（Floating Gate），另一种则是传统的电荷撷取设计（Charge Trap）。
通常而言，在Charge Trap的架构下，存储节点之间是靠中间的绝缘体把电荷俘获实现存储功能的，但这种方式一旦时间长了之后，电子逃逸的情况难免会发生，而Floating Gate的架构上下是隔开的，则可以有效避免这一情况的发生。
刘钢强调：“Floating Gate对工艺的要求很高，这也是为什么其他厂商不做Floating Gate的原因。同时，通过Floating Gate的创新方式，英特尔不仅改善速度，也为下一步提高3D NAND的密度带来了极大的帮助。”
据介绍，目前英特尔3D NAND的QLC颗粒已经采用96层堆叠，明年英特尔就能够向合作伙伴提供采用144层堆叠的QLC产品，而下一步英特尔会走向PLC，由此在密度层面实现更大的创新与突破。
当然，除了增加芯片设计上的密度之外，英特尔也在机架密度上采用全新的Form Factor，可在一块3D NAND盘上实现32TB的容量，让1U的服务器也可以做到1PB的密度。
“当从每一颗芯片到每一片SSD再到每一款服务器都在提高整体密度的时候，就可以发现通过NAND的提升确实大大改善存储的整体效率。而这都是英特尔生产工艺的领先性，架构和制成上的领先性来实现的。” 刘钢说。
确实如此，以英特尔大连工厂为例，早在2015年，英特尔就宣布未来将投资55亿美元（这也是英特尔迄今在中国最大的单笔投资），将大连工厂升级为英特尔 “非易失性存储”制造工厂，而本次投资也让使大连厂成为在英特尔的非易失性存储器产品集成电路全球制造网络中，成为使用300毫米晶圆中目前最先进技术的生产中心之一。
据英特尔非易失性存储方案事业部副总裁，英特尔大连存储技术与制造基地总经理梁志权介绍，2016年7月，英特尔大连工厂升级后的一期项目投产，次年发布的DC P4500/P4600系列数据中心级固态盘，就使用了这里出产的3D NAND；同时去年9月，采用英特尔最先进的96层3D NAND存储芯片制造技术的二期项目，也实现了在英特尔大连工厂的投产。
梁志权说：“英特尔大连工厂目前的自动化程度非常高，同时还自主运行英特尔自己的MES系统，这些创新让我们也屡次获得了英特尔质量金奖，甚至在英特尔美国新墨西哥州工厂投产时，大连工厂也派出了超过150人的团队协助生产，实现了技术的‘反向输出’。”
由此可见，英特尔从最底层的存储介质入手，通过在材料、电子组件乃至结构设计方面加以创新和突破，实现了存储在性能、容量和可扩展性等维度上的不断提升，打破了过去传统存储介质带来的瓶颈，由此实现了存储层级鸿沟的跨越。
更为关键的是，再加上英特尔的制造工厂直接设在中国本地市场，这也让英特尔最新的创新产品可以更快的提供给企业客户，真正第一时间满足中国客户对数据以及存储创新的最新需求。
数据到介质的连接者
事实上，英特尔的优势除了建立在产品的技术创新上，通过对客户关键需求的深刻理解和洞察，以及不断的进行探索与实践，也让英特尔不仅在存储介质到数据创新的道路上扮演了更加重要的角色，同时更为中国企业客户加速实现数字化转型，提供了更多的参考和借鉴的价值。
对此，刘钢表示，英特尔傲腾数据中心级固态盘与持久内存已广泛应用在存储、云计算、数据库、AI/分析、高性能计算和通信六大场景领域，并且不同领域中英特尔傲腾技术的应用模式也有所不同，这也大大增加了客户使用傲腾可用性、经济性和灵活性。
例如，Redis云数据库服务作为腾讯云的核心业务之一，通过与其他云服务能力的配合， 能有效帮助用户优化业务流程，提升经营效率，但由于DRAM昂贵的价格，大大增加了腾讯 Redis云数据库的成本，进而也限制了用户的使用规模。
为此，腾讯云将英特尔傲腾数据中心级持久内存产品应用于Redis云数据库服务，在为其提供更大内存容量支持的同时，也让它具备了更优的性价比，让最终用户能在同等成本下，获取更优质的Redis云数据库服务能力。
快手同样也是如此，我们知道傲腾技术有两种模式，一种是用户无需更改软件，直接使用傲腾就能替代内存了，同时它比内存便宜，性能也比较接近，最终用快手在同等成本的情况下，相比原来完全使用DRAM就节省了30%的成本。
不仅如此，傲腾还有一个很好的特性，就是它不仅容量大，还具备非易失性，由此给快手带来的好处就是，以前快手的故障恢复速度，从“小时级”直接升级为“分钟级”。
他说：“腾讯云和快手都不是个例，我们发现很多用户往往都会从Optane SSD开始部署，然后是Optane Persistent Memory，再之后他们还会从内存模式转到内存直接访问模式，一步一步部署进而优化和不断提升整个平台性能。”
值得一提的是，除了直接赋能客户之外，英特尔也与合作伙伴展开联合创新，帮助更多的客户完成存储架构的优化，进而更好的享受到傲腾技术的创新成果。
据浪潮集团存储产品线副总经理孙斌介绍，在固态存储技术领域,浪潮存储和英特尔不仅正在联合开发以傲腾最新的双端口NVMe SSD作为高速缓存的全闪存储平台,通过架构设计和InTier智能数据分层算法优化,在提高整体存储平台的性能的同时，更最大化的提升了用户应用的效率，而这也将是国内第一款基于傲腾双口在存储盘阵上率先使用的产品。
与此同时，双方的合作也在进一步的深入，未来也会联合推出行业场景化解决方案，结合金融、交通、政府、能源等行业的数据库、AI处理、实时分析、云计算等应用,在技术、测试、方案和服务方面密切合作,推动行业用户将实时业务部署在全闪存储的平台之上。
从这个角度来说，通过傲腾技术在落地应用中的探索与实践，以及与合作伙伴的深入合作创新，英特尔也真正打破了传统存储的瓶颈制约，这让它赋能各行各业的价值得以充分释放，更大大加速推动了企业数字化转型的步伐。
全文总结，英特尔多年来在技术创新上的不断投入以及积累，最终让它在存储介质上的创新之路上完成了一次又一次的重要突破，而不断的通过市场的创新实践与验证，又为英特尔积蓄了强大的新势能，这让它在未来的存储市场变革中，实现“长跑”乃至“领跑”都将起到更加至关重要的作用。
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申耀的科技观察，由科技与汽车跨界媒体人申斯基（微信号：shenyao）创办，16年媒体工作经验，拥有中美两地16万公里自驾经验，专注产业互联网、企业数字化、渠道生态以及汽车科技内容的观察和思考。
