Micron uppdaterar Data Center NVMe SSD Lineup: 6500 ION TLC och XTR SLC

Micron utökar sitt SSD-sortiment för datacenter idag med introduktionen av två nya produkter – 6500 ION och XTR NVMe SSD. Dessa två produkter ingår inte i någon av deras befintliga SSD-serier för företag. De är avsedda att fylla hål i sin produktstapel för erbjudanden med hög kapacitet och uthållighet.

Microns konkurrenter har QLC-erbjudanden med hög densitet i en mängd olika formfaktorer för datacenter som syftar till att maximera lagringskapaciteten per rack. Å andra sidan, efter upphörandet av Optane, behövde Micron ett minnesalternativ i lagringsklass för skrivintensiva arbetsbelastningar. Microns nuvarande produktstack har erbjudanden för både mainstream- och prestanda-NVMe-kategorierna i form av 7400-serien respektive 9400-serien. De två SSD-enheterna som lanseras idag riktar sig till marknadssegmentet med hög kapacitet och hög uthållighet.

Micron 6500 ION NVMe SSD adresserar högkapacitetsaspekten. Det är en TLC-enhet med QLC-priser. Micron XTR NVMe SSD tar upp den höga uthållighetsaspekten. Trots att det inte är ett spel med låg latens, gör dess funktionsuppsättning den konkurrenskraftig i många mätvärden mot produkter av SCM-klass. En närmare titt på specifikationerna och marknadspositionen för de två SSD:erna tillsammans med en diskussion om det konkurrensutsatta landskapet följer.

Micron 6500 ION TLC NVMe SSD

NAND-blixttekniken har utvecklats snabbt under det senaste decenniet eller så, med övergången från plan SLC med låg densitet till MLC och sedan vidare till TLC. Tillkomsten av 3D NAND har nu aktiverat quad-level celler (QLC) som kodar upp till 4 bitar av information i en enda cell med 16 olika spänningsnivåer. Detta tillåter en dramatisk ökning av kapaciteten för en given formarea. QLC kommer med sin egen del av utmaningar och är värre än TLC ur nästan alla mått – prestanda, uthållighet och strömförbrukning. QLC flash är i första hand ett kostnadsspel för både konsumenten och leverantören på klient-SSD-marknaden. I företagsområdet är kostnaden en faktor, men den mer intressanta är rackdensiteten. QLC SSD:er har under de senaste åren brutit 30TB kapacitetspunkten till rimliga priser, vilket gör att ett enda rack kan hålla uppemot 1 PB.

Storlek på tävlingen…

Microns QLC-spel på företagsmarknaden har dämpats. Å andra sidan har dess konkurrent, Solidigm, varit extremt hausse på QLC för datacenteranvändning. Särskilt Solidigm D5-P5316 har visat sig populär ur detta perspektiv. En 30TB+-enhet i en 2,5-tums (U.2) formfaktor på mindre än $100/TB har visat sig vara attraktiv för datacenter för att öka kapaciteten per rack. Enligt Solidigms eget marknadsföringsmaterial finns det inget free lunch. QLC kommer med nackdelar när det gäller långsamma ihållande sekventiella skrivningar (jämfört med TLC). D5-P5316 valde också att öka inriktningsenheten från 4K till 64K. Även om detta möjliggör enklare flashhantering, påverkas slumpmässiga skrivningar i 4K kraftigt på grund av ökad latens från upprepad åtkomst till den indirekta tabellen samt överdriven skrivförstärkning. Det senare resulterar i mycket låg uthållighet (när det gäller slumpmässiga körningar per dag).

Källa: Empowering Real-Time Decision Making för storskaliga datamängder med SSD-liknande ekonomi, SNIA Persistent Memory + Computational Storage Summit, 2022

Solidigm D5-P5316 klarar sekventiell skrivning (direkt till QLC) på bara 3,6 GBps, och slumpmässig skrivprestanda i 4K är bara 7800 IOPS. Men siffrorna är mer rimliga för 64K slumpmässiga skrivningar på grund av inriktningstabellen. Solidigm föreslår faktiskt att man anpassar programvaran för att undvika slumpmässiga skrivningar i 4K, eller att man bara använder enheten för arbetsbelastningar som antingen är läsintensiva eller med stora blocksekventiella/slumpmässiga skrivningar. Dessa typer av arbetsbelastningar sänker I/O-förstärkningen avsevärt, vilket tar itu med uthållighetsaspekten. Trots dessa brister var möjligheten till racktäthet alldeles för bra för att datacentren skulle gå miste om. Micron hade tyvärr inte ett alternativ med liknande priser vid den kapacitetspunkten. Det ändras idag med 6500 ION.

Undviker QLC

Micron var först med att leverera 3D NAND med 200+ lager, med sin 232L-generation som nådde högvolymtillverkning långt före sina konkurrenter. Företaget har använt QLC på klient-SSD-marknaden ett tag nu. Det har dock varit lite återhållsamt att använda det i företags-SSD:er, och anledningarna är inte svåra att förstå. Efter upplösningen av det gemensamma utvecklingsprogrammet IMFT antog Micron och Intel / Solidigm diametralt olika flashcellsarkitekturer. Medan Intel/Solidigm fortsatte med flytande grindteknologi gick Micron vidare till laddningsfällan.

Generellt sett är Microns laddningsfällande flashcellarkitektur mer lämpad för TLC. Att använda det för QLC är mer utmanande jämfört med vad som är möjligt med Solidigms floating gate-strategi.

Källa: The Advantages of Floating Gate Technology (Youtube)

Flytande grindar har mindre problem med laddningsspridning och fler elektroner, vilket möjliggör bättre datanoggrannhet över tid – särskilt när 16 olika spänningsnivåer måste spåras.

Slutproduktkostnaden för SSD:er med hög kapacitet domineras mestadels av kostnaden för blixten. Baserat på analysen här, Solidigms 144L QLC hade en bitdensitet på 12,86 Gb/mm2, medan Microns 232L TLC:s ekvivalentnummer är 14,60 Gb/mm2. Med QLC kan detta antal bli ännu högre. Det är möjligt för Micron att ha använt 232L QLC för att skapa en ännu billigare 30TB SSD jämfört med Solidigm D5-P5316, men dess specifikationer när det gäller uthållighet och hastigheter skulle förmodligen ha varit liknande (eller sämre än) Solidigm-erbjudandet på grund av blixtcellens natur.

Micron beslutade att en 232L TLC SSD med hög kapacitet skulle kunna prissättas konkurrenskraftigt mot 144L Solidigm D5-P5316 QLC-erbjudandet. Detta resulterade i utvecklingen av Micron 6500 ION NVMe SSD.

Dyk in i detaljerna

Nyckeln till Micron 6500 IONs löfte om TLC-prestanda till QLC-priser är dess ledarskap inom NAND-tillverkning. Företaget fokuserar endast på kapacitetspunkten 30,72 TB med 6500 ION. Andra kapacitetspoäng betjänas väl av andra produkter i sin stack. Användningen av TLC innebär att sekventiell skrivning kan gå så högt som 5 GBps, och en 4KB indirektionsenhet säkerställer slumpmässig skrivprestanda på cirka 200K IOPS. Den sänkta skrivförstärkningen innebär att 6500 ION:s 4K RDWPD-betyg på 0,3 är mer än 10 gånger bättre än liknande siffra för Solidigm D5-P5316. Micron hävdar att TLC SSD:er i sig är mer strömsnåla jämfört med QLC, och det bekräftas baserat på jämförelsen av databladet för D5-P5316 och den nya 6500 ION.

På affärsfronten är Micron 6500 ION TAA-kompatibel och även FIPS 140-3 L2-certifierbar. I likhet med andra SSD:er för företag har enheterna en 2,5 miljoner timmars MTTF och en 1 på 1017 okorrigerbar bitfelsfrekvens.

Micron 6500 ION SSD ger ett övertygande alternativ till datacenterkunder som har antagit Solidigm D5-P5316 eller aktivt övervägt att använda den. Solidigm har dock inte heller varit sysslolös. Vid förra årets Tech Field Day, företaget hade pratat om att använda sin 192L QLC-teknik för att skapa 30TB SSD:er med 4KB IU. Så, utmanaren för 6500 ION på marknaden kommer att vara dessa enheter, snarare än Solidigm D5-P5316.

Innan du går vidare till XTR NVMe SCM-konkurrenten, är en anteckning om RAID-återuppbyggnadstider med 30TB SSD:er garanterad. Ett av de irriterande problemen med hårddiskar med hög kapacitet är RAID-ombyggnad med paritetsberäkning och skrivning, där processen flaskhalsas av SATA-gränssnittet. Tack och lov kan PCIe 4.0 x4 NVMe-gränssnittet med sekventiella hastigheter som närmar sig 6,8 GBps läsningar och 5 GBps skrivningar, enkelt hantera det även när du servar andra dataarbetsbelastningar. Även när den används i ett kluster spridda över flera fysiska maskiner, kan användningen av ett 50 GbE eller snabbare nätverksstamnät möjliggöra denna motståndskraft med minimal prestandapåverkan.