Що таке Optane?

Optane — це торгова марка Intel для продукту пам’яті під назвою 3D XPoint ( вимовляється як «перехресна точка», а не «ex point» ). Пам'ять на основі 3D XPoint також продавалася Micron під торговою маркою QuantX. Обидві компанії спільно розробили технологію пам'яті 3D XPoint. 3D XPoint було анонсовано в 2015 році та вийшло на ринок у 2017 році. Однак у 2021 і 2022 роках Micron і Intel закрили свої відповідні підрозділи, що працюють над технологією та супутніми продуктами, фактично знищивши концепцію.

Що відрізняє Optane?

Optane була захоплюючою концепцією пам’яті, оскільки вона відійшла від традиційних методів зберігання пам’яті. Optane не зберігав біти даних як електричний заряд або його відсутність. Фактичний метод зберігання Optane трохи незрозумілий. Маркетингова інформація Intel відрізняється від спостережень третіх сторін за допомогою електронних мікроскопів та іншого високотехнологічного обладнання, необхідного для вивчення структури комірки пам’яті. Він працює за принципами PCM або ReRAM.

PCM означає Phase Change Memory, тоді як ReRAM означає Resistive RAM. Фізика обох дещо відрізняється, але загальна концепція однакова. Якщо ви забезпечуєте велику кількість струму протягом короткого проміжку часу, ви можете швидко нагріти та охолодити матеріал для зберігання. Це призводить до руйнування тонких структур матеріалу, що підвищує його стійкість.

Забезпечуючи нижчий рівень струму протягом трохи довшого періоду часу, ви можете викликати різні зміни в матеріалі. При повільному нагріванні він охолоджується в кристалічній формі, яка добре проводить електрику. Застосовуючи набагато меншу кількість струму, ви можете виміряти, чи є клітина провідною, дозволяючи визначити, у якому стані вона знаходиться, читаючи 1 або 0. Завдяки методу зберігання Optane був енергонезалежним, тобто не втрачати збережені дані при відключенні живлення.

Для чого був розроблений Optane?

SSD досить швидкі порівняно з HDD. Тим не менш, вони повільні порівняно з DRAM. На жаль, хоча оперативна пам’ять набагато швидша, вона також набагато дорожча та вимагає більше місця. Optane рекламувався як рівень сховища відсутньої ланки, десь середнє за продуктивністю DRAM і NAND flash. Однак насправді показники продуктивності були дещо складнішими.

Концепція дизайну означала, що технологія Optane принципово відрізняється від флеш-пам’яті NAND і DRAM. Ця відмінність відкрила нові можливості для продуктивності та запропонувала перспективи для майбутніх розробок. DRAM та флеш-пам’ять NAND знадобилися десятиліття, щоб досягти поточного рівня продуктивності. Optane зміг зрівнятися або навіть перевищити найсучаснішу флеш-пам’ять NAND у деяких аспектах і мав характеристики продуктивності, які дещо нагадували оперативну пам’ять, якщо ще не зовсім на цьому рівні. Той факт, що Optane мав такий рівень продуктивності з таким невеликим розвитком, показав для нього великі переваги після кількох десятиліть оптимізації.

Intel випустила продукти Optane у двох форматах. Першим був SSD з використанням пам’яті Optane. У порівняльних тестах твердотільні накопичувачі Optane загалом показали виняткову конкурентоспроможність. Інший формат був як DIMM для встановлення в стандартний слот RAM. На підтримуваних платформах Intel ( материнська плата, чіпсет і процесор ) цей модуль DIMM можна налаштувати як основну системну пам’ять, а DRAM використовувати як кеш L4.

Будучи високопродуктивною архітектурою пам’яті з низькою затримкою, Optane мав виконувати роль проміжного рівня пам’яті між DRAM і накопичувачем. Довгострокові плани сподіваються замінити одну або обидві технології.

Переваги та недоліки

Optane загалом міг йти в ногу з топовими SSD-накопичувачами в областях, де пікова пропускна здатність з’єднань PCIe здебільшого обмежувала їх. У деяких тестах вони перевершили решту ринку SSD. Двома ключовими статистичними даними були затримка доступу та IOPS. Твердотільні накопичувачі Optane також були сумісні з підключенням, оскільки вони представлялися системі як стандартні твердотільні накопичувачі.

На жаль, незважаючи на те, що високопродуктивні можливості Optane дозволяють йому конкурувати з топовими SSD, його виробництво було значно дорожчим, ніж флеш-пам’ять NAND. Це залишало два варіанти. Intel може продавати моделі з конкурентоспроможною ємністю за захмарними цінами або за подібними цінами, але зі зниженою ємністю. Intel вирішила продавати моделі меншої ємності, принаймні безпосередньо споживачам.

Порівняно з оперативною пам’яттю, Optane був повільнішим, але незначно. Його затримка була вдвічі вищою, але це все одно набагато швидше, ніж флеш-пам’ять NAND. Однак суттєвою перевагою над оперативною пам’яттю була ціна. Наскільки Optane не міг конкурувати з NAND за вартістю одиниці ємності, DRAM не міг конкурувати з Optane.

Отже, хоча модулі Optane DIMM, які використовувалися як основна пам’ять, були повільнішими за DRAM, вони пропонували значно більшу ємність за набагато нижчу ціну. Щоб зробити це краще, більшість втрат продуктивності не буде розпізнано, оскільки DRAM діятиме як значний рівень кеша L4. Це зробило Optane бажаним варіантом для організацій, які потребують зберігання великих наборів даних у пам’яті.

Висновок

Optane був брендом Intel для пам’яті 3D XPoint. Він працював зовсім інакше, ніж NAND і DRAM. Замість того, щоб зберігати електричний заряд у комірці, він використовував пам’ять зміни фази. Це змінює електричний опір клітини за допомогою розумної фізики. Optane запропонував продуктивність, порівнянну з високоякісними твердотільними накопичувачами NAND. За деякими характеристиками продуктивності він був ближче до оперативної пам'яті. Це дозволило продати його як золоту середину та як потенційну заміну для обох.

Optane багато обіцяв. Продуктивність була високою відразу, а технологія була відносно близько до початку процесу розробки, принаймні порівняно з набагато більш зрілими NAND і DRAM. На жаль, для Intel і Micron, протягом років після появи, продукти пам’яті 3D XPoint, такі як Optane, не отримали широкого визнання на ринку. Ймовірно, це було пов’язано насамперед з високою вартістю. Подальший розвиток відбувався відносно повільно.

Не було значних проривів, які дозволили б суттєво знизити вартість або достатньо виділитися з флеш-пам’яті DRAM і NAND, щоб отримати високу ціну для середнього споживача. Із закриттям продуктових підрозділів технологія фактично мертва. Існуючі продукти, ймовірно, продовжуватимуть продаватися, доки не закінчаться запаси, тож якщо один з них відповідає вашим потребам, придбайте його, поки можете.