深入了解英特尔为何终止Optane业务

日期: 2022-08-21 作者:Jim Handy翻译:邹铮 来源:TechTarget中国 英文

所有企业都必须时不时下大赌注,而对于结果出人意料的赌注,成功的企业知道适时止损。英特尔就做到了这一点,他们在7月底宣布“逐步结束”其Optane持久内存产品。

为了更好地应对即将到来的英特尔Optane业务终止,让我们深入了解英特尔当初决定推出该技术的原因以及市场因素最终如何导致其消亡。

根本原因和预期

Optane试图在英特尔的处理器和AMD的处理器之间产生非常大的性能差距。

在过去的十年中,该供应商使用通常被称为“The Intel Treadmill”的产品来保持领先于其他处理器制造商。该模型使英特尔能够根据以下准则将自己与竞争对手区分开来:

  • 以高价销售基于先进工艺技术的处理器。获得巨额利润。
  • 将这些利润再投资于新的前沿技术,以保持领先于所有其他处理器制造商。
  • 使用新的领先工艺,通过下一代工艺技术获得更高的利润。

但半导体生产的经济性慢慢发生改变,这使英特尔不再能采用这种模式。

经济型尖端晶圆制造厂必须处理的晶圆数量稳步增加,远远超过英特尔处理器的需求。再加上建造这些晶圆厂的高昂成本,很明显英特尔无法建造一个领先的晶圆厂而只使用其产量的一小部分,这将使该公司无利可图。其结果是,英特尔的处理器技术落后于为AMD和其他公司生产晶圆的台积电。英特尔首席执行官Pat Gelsinger此后通过收购芯片制造商Tower Semiconductor解决了这一不足。

与此同时,英特尔需要一种方法来扩大与同等或更好技术的竞争差距。英特尔大胆的计划是进行重大的架构改变,命名为3D XPoint内存,并以Optane品牌出售。

Optane战略

英特尔设计Optane是为了复制2004年左右开始的变化。那一年,NAND闪存价格始终低于DRAM价格,这使得所有计算机系统都可以合理地采用SSD来提高其系统的价格和性能比。通过添加SSD,系统可以使用更少的DRAM和更少的资金实现相同的性能。使用SSD的服务器场通常可以减少他们拥有的服务器数量。

通过使用NAND闪存SSD填补内存和存储层次结构中不断扩大的差距,实现了重大的性能改进。闪存SSD非常适合HDD和DRAM。因此,SSD迅速成为大多数数据中心的关键组件。

英特尔决定用一种新的内存技术来填补DRAM和NAND SSD之间日益扩大的差距。而新兴存储器符合他们的要求,例如磁阻 RAM (MRAM)、相变存储器 (PCM)、电阻 RAM 和铁电 RAM,因为英特尔可以将它们提供的功能添加到存储器和存储层次结构中,以提高价格和性能的功能。大多数新兴存储器的位单元尺寸比DRAM小,因此它们的生产和购买成本应该比DRAM便宜。它们也比NAND闪存快。另外,它们是非易失性的,它们给处理器带来持续性,而这帮助那些因电源故障丢失数据的系统提高效率。

英特尔自1960年代以来一直在研究PCM,并在1970年发布了其第一款PCM芯片,因此这项技术合理地填补了这一空白。如果英特尔使Optane只能与英特尔处理器配合使用话,那么他们可能会使自己与竞争对手(这种竞争可能持续很长时间)之间产生隔阂。

DIMM的重要性

这种方法的自然契合是生产具有专有接口的Optane,而不是SSD接口,英特尔可以用来阻止竞争对手自己使用这项技术。尽管SSD是英特尔的第一款Optane产品,但它们只是为了在早期构建3D XPoint内存的量产。

SSD用户更喜欢更快的SSD,英特尔使用Optane生产了更快的SSD。但是,这些SSD并没有充分利用3D XPoint内存提供的所有速度,因为SSD接口太慢。

很难为速度定价,用户认为相对较小的速度提升不值得英特尔想要收取的高价。这意味着SSD的销量不足以推动所需的生产规模。

更大的计划是创建一个以接近DRAM速度运行的模块。英特尔选择调整标准DDR4内存总线以适应Optane的需求,并将这种变更保密作为竞争优势。

为此,该公司开发了DDR-T接口,它是DDR4,带有一些附加信号以支持交易协议。总线需要在接口的DIMM和CPU端提供支持,从而为英特尔提供一个围墙花园。

这些DIMM使3D XPoint内存能够为系统提供其整体速度优势。英特尔在2019年初推出第二代至强可扩展处理器时发布DIMM。

但为了提高部署率,这些慢于DRAM的DIMM必须以低于DRAM的价格出售,而且制造它们的成本开始高于英特尔为其定价所需的水平。

经济学:绊脚石

任何新的内存技术只有在能够像DRAM那样提高产量的情况下才能达到必要的成本目标。这就是NAND闪存价格跌破DRAM价格的原因。

单层单元NAND闪存芯片的大小始终约为其DRAM对应芯片的一半,假设两者都使用相同的工艺几何构造,并保持相同的位数。然而,NAND闪存的成本直到2004年才与DRAM竞争。根据半导体市场研究公司Objective Analysis的估计,2004年NAND闪存晶圆产量达到DRAM的三分之一。那时规模经济向NAND倾斜。

正是在这个时候,英特尔进行了一场豪赌,以支持最初的努力,直到消费水平上升到足以提供这些规模经济的程度。到目前为止,这还没有发生。

其结果是,英特尔在努力压低Optane成本的过程中损失了超过70亿美元。似乎高层管理人员已经决定这件事到此为止,并停止了该产品。

这个事情能否有不同的结果?应该不会。如果英特尔更积极地定价Optane SSD,它们可能会更受欢迎,但损失会更大。如果我们假设管理层将赌博的损失预算为固定金额,那么英特尔Optane的终止就会发生得更早。

Optane的“遗产”以及接下来会发生什么

当前的Optane用户会陷入困境吗?在闪存峰会上宣读的一份声明中,英特尔明确表示该公司将支持现有用户,因此这不是问题。

但是,依赖Optane进行快速存储的公司将需要为未来的设计迁移到另一种更昂贵的产品,最简单的是NVDIMM。不需要持久性但利用Optane更大内存大小的公司也需要支付更多费用来使用DRAM来代替他们的下一次系统迭代。这两个举措都应该不会让这些公司破产,但他们的利润会有所降低。

Optane确实留下了积极的“遗产”。该行业从它的介绍中学到了很多东西。Compute Express Link (CXL)互连在设计时可能考虑了Optane,存储网络行业协会开发了一种非易失性内存编程模型,该模型有望加速很多其他形式的存储。随着处理器转向包含非易失性MRAM缓存的新工艺技术,这种模式将是一个福音。随着芯片工艺技术不断缩小,而静态 RAM未能随之缩小,MRAM应该成为常态。

Optane让业界看到了这样一种想法,即不同的内存速度需要与该行业自1990年代初同步DRAM以来所遵循的固定速度路径截然不同的总线方法。此外,Optane告诉业界,使用慢速上下文交换机应对中断不足以处理快速和慢速内存。

IT还开始重用术语“非统一内存架构”来描述结合更快和更慢内存类型的内存系统。这种方法使CXL两端的内存几乎可以无缝地映射到处理器的内存空间中。

或许英特尔会分享一些他们对PCM制造或事务性DRAM接口的了解,这将帮助行业中的其他人。不管发生什么,越来越多的人对在内存和存储层次结构中添加另一个内存层的想法持开放态度。

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