Mikä on Optane?

Optane on Intelin tuotenimi muistituotteelle nimeltä 3D XPoint ( lausutaan "cross point", ei "ex point" ). Micron myi myös 3D XPoint -pohjaista muistia tuotenimellä QuantX. Molemmat yritykset kehittivät yhdessä 3D XPoint -muistiteknologian. 3D XPoint julkistettiin vuonna 2015, ja se tuli markkinoille vuonna 2017. Vuosina 2021 ja 2022 Micron ja Intel kuitenkin sulkivat teknologian ja siihen liittyvien tuotteiden parissa työskentelevät divisioonansa, mikä käytännössä tuhosi konseptin.

Mikä erottaa Optanen toisistaan?

Optane oli jännittävä muistikonsepti, koska se erosi perinteisistä muistin tallennusmenetelmistä. Optane ei tallentanut databittejä sähkövaraukseksi tai sen puutteeksi. Optanen todellinen tallennustapa on hieman epäselvä. Intelin markkinointitiedot eroavat kolmansien osapuolien havainnoista, joissa on elektronimikroskoopit ja muut korkean teknologian laitteet, joita tarvitaan muistisolurakenteen tarkastelussa. Se toimii PCM- tai ReRAM-periaatteiden mukaisesti.

PCM tarkoittaa Phase Change Memory -muistia, kun taas ReRAM tarkoittaa resistiivistä RAM:ia. Molempien taustalla oleva fysiikka on hieman erilainen, mutta kokonaiskonsepti on sama. Jos annat suuren määrän virtaa lyhyeksi ajaksi, voit nopeasti lämmittää ja jäähdyttää varastomateriaalia. Tämä aiheuttaa materiaalin hienojen rakenteiden hajoamisen, mikä lisää materiaalin vastustuskykyä.

Tarjoamalla pienempi virtataso hieman pidemmällä aikavälillä, voit saada aikaan erilaisen muutoksen materiaalissa. Hitaammin kuumennettaessa se jäähtyy kiteisessä muodossa, joka johtaa hyvin sähköä. Käyttämällä paljon pienempää määrää virtaa voit mitata, onko kenno johtava, jolloin voit määrittää, missä tilassa se on, lukemalla 1 tai 0. Tallennusmenetelmän vuoksi Optane oli haihtumaton, eli se ei menettää tallennettuja tietoja, kun virta katkeaa.

Mihin Optane on suunniteltu?

SSD-levyt ovat melko nopeita kiintolevyihin verrattuna. Silti ne ovat hitaita DRAMiin verrattuna. Valitettavasti, vaikka RAM on paljon nopeampi, se on myös paljon kalliimpaa ja vaatii enemmän tilaa. Optanea markkinoitiin puuttuvana linkkinä tallennustasona, jossain DRAM- ja NAND-flash-välillä. Todellisuudessa suorituskykyluvut olivat kuitenkin hieman monimutkaisempia.

Suunnittelukonsepti tarkoitti, että Optane erosi tekniikaltaan olennaisesti NAND-flashista ja DRAM-muistista. Tämä ero avasi uusia mahdollisuuksia suorituskyvylle ja lupasi tulevaa kehitystä. DRAM- ja NAND-flash-muistilla on kulunut vuosikymmeniä saavuttaakseen nykyiset suorituskykynsä. Optane pystyi vastaamaan tai ylittämään huippuluokan NAND-salaman joissakin suhteissa ja sen suorituskykyominaisuudet muistuttivat jossain määrin RAM-muistia, jos ei vielä aivan sillä tasolla. Se, että Optanella oli tämän tason suorituskyky niin vähäisellä kehityksellä, viittasi siihen hienoja asioita muutaman vuosikymmenen optimoinnin jälkeen.

Intel julkaisi Optane-tuotteita kahdessa muodossa. Ensimmäinen oli SSD-levyt, joissa käytettiin Optane-muistia. Vertailutesteissä Optane SSD:t suoriutuivat yleensä poikkeuksellisen kilpailukykyisesti. Toinen muoto oli DIMM-muisti, joka menee tavalliseen RAM-muistipaikkaan. Tuetuilla Intel-alustoilla ( emolevy, piirisarja ja prosessori ) tämä DIMM-moduuli voidaan määrittää pääjärjestelmän muistiksi samalla, kun DRAM-muisti toimii L4-välimuistina.

Suorituskykyisenä matalan viiveen muistiarkkitehtuurina Optane oli tarkoitettu toimimaan välimuistina DRAM:n ja tallennustilan välillä. Pitkän aikavälin suunnitelmissa toivotaan, että toinen tai molemmat teknologiat voidaan korvata.

Hyödyt ja haitat

Optane pystyi yleensä pysymään huippuluokan SSD-levyjen tahdissa alueilla, joilla PCIe-yhteyksien huippukaistanleveys enimmäkseen rajoitti niitä. Joissakin testeissä ne menestyivät paremmin kuin muut SSD-markkinat. Kaksi keskeistä tilastoa olivat pääsyviive ja IOPS. Optane SSD -levyt olivat myös drop-in-yhteensopivia, koska ne esitettiin järjestelmälle tavallisina SSD-levyinä.

Valitettavasti vaikka Optanen korkean suorituskyvyn ansiosta se pystyi kilpailemaan huippuluokan SSD-levyjen kanssa, sen valmistaminen oli huomattavasti kalliimpaa kuin NAND-flash. Tämä jätti kaksi vaihtoehtoa. Intel voisi myydä malleja, joilla on kilpailukykyinen kapasiteetti korkeilla hinnoilla tai vastaavilla hintapisteillä, mutta pienemmällä kapasiteetilla. Intel päätti myydä pienemmän kapasiteetin malleja, ainakin suoraan kuluttajille.

RAM-muistiin verrattuna Optane oli hitaampi, mutta ei merkittävästi. Sen latenssi oli kaksi kertaa korkeampi, mutta se on silti paljon nopeampi kuin NAND-flash. Merkittävä voittotekijä RAM-muistiin verrattuna oli kuitenkin hinta. Vaikka Optane ei pystynyt kilpailemaan NANDin kanssa kapasiteettiyksikkökohtaisella hinnalla, DRAM ei pystynyt kilpailemaan Optanen kanssa.

Joten vaikka päämuistina käytetyt Optane DIMM -moduulit olivat hitaampia kuin DRAM, ne tarjosivat huomattavasti suurempia kapasiteettia paljon halvemmalla. Sen parantamiseksi suurinta osaa suorituskyvyn heikkenemisestä ei tunnistettaisi, koska DRAM toimisi merkittävänä L4-välimuistitasona. Tämä teki Optanesta halutun vaihtoehdon organisaatioille, joiden käyttötapaukset edellyttävät suurten tietojoukkojen tallentamista muistiin.

Johtopäätös

Optane oli Intelin tuotemerkki 3D XPoint -muistille. Se toimi täysin eri tavalla kuin NAND ja DRAM. Sen sijaan, että se olisi tallentanut sähkövarauksen kennoon, se käytti vaiheenmuutosmuistia. Tämä muuttaa kennon sähköistä vastusta älykkään fysiikan avulla. Optane tarjosi suorituskykyä, joka on verrattavissa huippuluokan NAND-flash-SSD-levyihin. Joissakin suorituskykyominaisuuksissa se oli lähempänä RAM-muistia. Tämä mahdollisti sen myymisen sekä keskitienä että mahdollisena korvaajana molemmille.

Optanella oli paljon lupauksia. Suorituskyky oli korkea heti ja tekniikka oli suhteellisen lähellä kehitysprosessin alkua, ainakin verrattuna paljon kypsempään NAND- ja DRAM-muistiin. Valitettavasti Intelin ja Micronin julkaisun jälkeisinä vuosina 3D XPoint -muistituotteet, kuten Optane, eivät nähneet laajamittaista hyväksyntää markkinoilla. Tämä johtui todennäköisesti pääasiassa korkeista kustannuksista. Jatkuva kehitys oli suhteellisen hidasta.

Ei ollut merkittäviä läpimurtoja, jotka olisivat alentaneet kustannuksia merkittävästi tai erottuneet tarpeeksi DRAM- ja NAND-flash-muistista, jotta ne olisivat keskivertokuluttajan korkean hintapyynnön arvoisia. Kun tuoteosastot suljetaan, tekniikka on käytännössä kuollut. Olemassa olevien tuotteiden myynti todennäköisesti jatkuu niin kauan kuin varastoa riittää, joten hanki se niin kauan kuin voit, jos se sopii tarpeisiisi.