Arbeitsspeicher

Intel spricht über Optane DCPM der nächsten Generation und 3D-NAND mit 5 Bit

Auf einem Memory & Storage Day hat Intel weitere Details zur Zukunft seiner Speicherlösungen angekündigt. Diese splitten sich in die Bereiche der Consumer- und Datancenter-Speicherlösungen auf und geben sowohl einen kurzfristigen Ausblick wie auch Hinweise auf die längerfristige Strategie von Intel.

Zunächst einmal wollen wir uns mit der nächsten Generation des Optane DC Persistent Memory beschäftigen. Dieser spielt für die aktuellen Xeon-Scalable-Prozessoren auf Basis von Cascade Lake bereits eine wichtige Rolle, verlangt aber auch eine gewisse Kompromissbereitschaft, denn die höhere Kapazität der Systeme auf der einen Seite, steht einer nicht an DRAM heranreichenden Leistung entgegen. Dies soll mit Barlow Pass, der zweiten Generation des Optane DC Persistent Memory anders werden. Bereits 2020 soll Barlow Pass zusammen mit den Xeon-Prozessoren auf Basis von Cooper Lake und Ice Lake auf den Markt kommen. Leistungsdaten bleibt Intel derzeit aber noch schuldig. Auf die Details von Optane DC Persistent Memory sind wir im Rahmen der Cascade-Lake-Prozessoren aber schon genauer eingegangen.

Außerdem gibt Intel bekannt, dass der Optane DC Persistent Memory bald auch in Workstations eingesetzt werden soll. Bisher beschränkt man sich auf die Xeon-Prozessoren in Servern, allerdings sind die ersten Cascade-Lake-Xeon-Prozessoren für den Workstation-Einsatz bereits verfügbar und warten nur auf entsprechend kompatible Mainboards.

Mehr verraten hat man über die Optane DC SSDs, die unter dem Codenamen Alder Stream geführt werden. Egal ob NAND- oder 3D-XPoint-Speicher, die Datenraten sind inzwischen so hoch, dass sie eigentlich kaum noch eine Rolle spielen. Weitaus wichtiger sind niedrige Latenzen und hohe IOPS und hier setzt Intel mit der aktuellen Generation schon Maßstäbe. Dieser Trend soll mit Alder Stream fortgesetzt werden. Wo derzeit bei 500.000 IOPS Schluss ist und die Latenzen zu stark ansteigen, soll Alder Stream 800.000 IOPS und mehr bieten. Die Latenzen soll beständig bei 10 ns liegen. Besonders im Datacenter-Segment sind solch niedrige Latenzen wichtig.

Nach dem Ende des Joint Venture mit Micron nimmt Intel nur noch die Forschung und Entwicklung in Eigenregie vor. Die Fertigung wird dann von Micron übernommen und Intel wird Kunde seines einstigen Partners in der Entwicklung von 3D-XPoint-Speicher.

PLC mit 5 Bit pro Zelle kommt

Derzeit bietet Intel unter anderem NAND-Speicher mit QLC-Flash an. Dies bedeutet, dass vier Bit pro Zelle abgespeichert werden können. Der technische Aufwand zum Auslesen und Schreiben der Zelle ist bereits enorm, denn es müssen 2⁴ Spannungslevel unterschieden werden können. Neben Intel haben aber auch schon Samsung, Toshiba und SK Hynix entsprechende Chips in der Fertigung und waren teilweise schneller als Intel. Auf dem Memory & Storage Day verteidigte Intel die Entscheidung zu Floating Gates (FG) für die Speicherzellen gegenüber dem Charge-Trap-Flash (CTF), wie ihn die Konkurrenz verwendet. Besonders in der Langlebigkeit und Abhängigkeit gegenüber zu hohen Temperaturen sei man mit FG deutlich im Vorteil.

Der nächste Schritt wäre nun ein PLC-Flash (Penta-Level Cell), der fünf Bit pro Zelle speichern kann. Aus 2⁵ ergibt sich eine weitere Verdopplung der Spannungslevel auf dann 32. Durch die Verwendung von FG bzw. der entsprechenden Weiterentwicklung sieht sich Intel hier ebenfalls im Vorteil.

QLC-3D-NAND kommt mit 144 Layern

Intel zieht auch bei der Speicherdichte es 3D-NAND nach und kündigt erste Produkte an, die QLC mit 144 Layern (Cliffdale) verwenden. Zunächst einmal wird gegen Ende des Jahres eine Intel SSD 665P mit QLC und 96 Layern kommen, bevor dann 2020 mit ersten 144-Layer-Produkten (Arbordale) zu rechnen ist. Die Intel SSD 665P verwendet den gleichen Controller wie die 660P, die noch mit 64-Layer-QLC auskommen muss. Der Controller bietet vier Kanäle und einen SLC-Cache. Weitere Details zur SSD 665P sollen später folgen. Erst im kommenden Jahr ist dann mit einer Offenlegung zum QLC mit 144 Layern zu rechnen.

Optane Memory soll Optane- und QLC-Speicher zusammenbringen

Bereits seit einiger Zeit sind die Optane-Memory-Laufwerke verfügbar. Dabei handelt es sich um M.2-SSDs, die einen Anteil an schnellem Optane-Speicher und einen Anteil an Standard QLC-NAND verwenden. So sollen die Vorteile der verschiedenen Speichertechnologien kombiniert werden – hohe Datenraten und geringe Latenzen durch den Optane-Speicher und eine hohe Speicherdichte zu geringen Kosten durch den QLC-NAND.

Auf dem Memory & Storage Day verglich Intel die bereits verfügbare Optane Memory H10 in einem Notebook gegen eine TLC-SSD in einem Notebook mit Ryzen-Prozessor.

Dabei soll die Optane Memory H10 in allen Bereichen (Office, Spielen, Creative) deutlich schneller sein. Intel verwendet für den Vergleich im AMD-System eine Toshiba XG5. Außerdem wurde in einer Live-Demo die Ladezeit für ein Level in DOOM verglichen:

Intel baut sein Speicher-Ökosystem stetig weiter aus. Für Endkunden sind sicherlich die Entwicklungen im Bereich der QLC- und zukünftig auch PLC-Speicher wichtig und interessant. Hinzu kommt, dass Intel den Optane DC Persistent Memory weiter in die Breite des Marktes einführen will. In Kürze könnten Workstations davon profitieren, nachdem seit dem Frühjahr bereits Server damit ausgestattet werden können. Aufgrund des Stromverbrauchs und weiterer Faktoren wird Intel aber vorerst auf den echten Desktop-Markt, sprich Endkundensysteme in Form von PCs und Notebooks, verzichten. Hier wird erst noch eine Weiterentwicklung erfolgen müssen.