Chúng ta đã nghe nói rất nhiều về công nghệ bộ nhớ Optane mới của Intel, đặc biệt là trong các dòng bo mạch chủ 200 series mới nhất của các đối tác phần cứng luôn nói rằng chúng sẳn sàng để hỗ trợ Intel Optane. Vậy Optane là gì?
Optane là một thương hiệu của Intel dành cho các sản phẩm dựa trên công nghệ bộ nhớ 3D Xpoint mà họ đồng phát triển cùng với Micron. 3D Xpoint là một bộ nhớ non-volatile mới, nó không phải là một biến thể của bộ nhớ flash mà đang được dùng phổ biến cho các ổ đĩa thể rắn SSD. Bộ nhớ NAND Flash (có thể là NAND Flash cũ hơn hoặc các 3D NAND mới hơn) có những giới hạn cơ bản về hiệu suất và độ bền trong việc ghi dữ liệu, và rất nhiều vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn trong việc thu hẹp chúng với mật độ cao hơn. Bộ nhớ 3D Xpoint lại có cách tiếp cận hoàn toàn khác về mật độ, hiệu suất, độ bền và chi phí. Trong lần ra mắt đầu tiên vào năm 2015, Intel đã có so sánh với các công nghệ bộ nhớ hiện tại (DRAM và Flash). So với bộ nhớ NAND Flash, 3D Xpoint được cho là tốc độ nhanh hơn 100 lần với hiệu suất ghi cao hơn 1000 lần. So với DRAM, bộ nhớ 3D Xpoint được cho là có mật đồ dày đặc hơn gấp 10 lần, với ngụ ý rằng giá trên mỗi GB cũng rẻ hơn. Những so sánh đó là về bản thân bộ nhớ nguyên bản, chứ không phải về hiệu suất của toàn bộ SSD.
Bộ nhớ 3D Xpoint không có ý định hoặc tham vọng thay thế hoàn toàn cho bộ nhớ Flash hoặc DRAM trong tương lai gần. Nó có độ trể thấp hơn đáng kể so với bộ nhớ Flash nhưng hiện giá vẫn còn cao hơn nhiều cho mỗi GB. Nó vẫn có độ bền hạn chế làm cho nó vẫn chưa thể thay thế cho DRAM. Vai trò của 3D Xpoint dường như là một cấp bậc mới trong hệ thống phân cấp bộ nhớ, nó nằm giữa DRAM nhỏ hơn nhưng nhanh hơn và NAND Flash lớn hơn nhưng chậm hơn.
Trước đây, Intel đã ra mắt loạt ổ đĩa SSD đầu tiên dựa trên công nghệ bộ nhớ 3D Xpoint là Optan SSD DC P4800X, một dòng sản phẩm lưu trữ dành cho doanh nghiệp. Và hôm nay, Intel ra mắt dòng sản phẩm dành cho thị trường tiêu dùng đầu tiên dưới nhãn hiệu Intel Optane, một thiết bị nhỏ hơn nhưng có mức giá rẻ hơn 20 lần. Mặc dù có tên là “bộ nhớ”, nhưng Optane Memory dành cho người tiêu dùng không phải là một NVDIMM cũng không phải là sự thay thế cho DRAM (mặc dù Intel có kế hoạch đưa dòng bộ nhớ Optane vào thị trường doanh nghiệp trong năm tới). Bộ nhớ Optane cũng không phải là sự thay thế phù hợp cho các ổ đĩa SSD chính, bởi vì dung lượng của bộ nhớ Optane chỉ có 2 mức 16GB và 32GB. Thay vào đó, Optane Memory được xem như là một nỗ lực mới nhất của Intel về một ý tưởng đã cũ trên lý thuyết nhưng họ đã cố gắng để hiện thực nó: bộ nhớ đệm cho SSD.
Loạt Optane Memory vừa được tung ra sử dụng bộ nhớ 3D Xpoint thế hệ đầu tiên cùng với bộ điều khiển thế hệ thứ nhất. Các thế hệ trong tương lai có thể cung cấp nhưng cải tiến đáng kể về hiệu suất, độ bền và dung lượng, nhưng còn quá sớm để nói những đặc tính này sẽ tăng lên như thế nào.
Bộ nhớ Intel Optane là một NVMe SSD sử dụng chip nhớ 3D Xpoint thay vì các chip nhớ NAND Flash. 3D Xpoint cho phép bộ nhớ Optan cung cấp dung lượng cao hơn bất kỳ SSD Flash tương đương, và độ trể trong đọc dữ liệu thấp hơn so với NAND Flash SSD trên bất kỳ dung lượng nào. Bộ nhớ Optane cũng dành cho các nhà OEM tích hợp vào các hệ thống mới và như là một nâng cấp sau bán hàng cho các hệ thống với chứng nhận “Intel Optane Ready”: những hệ thống đáp ứng các yêu cầu cho phần mềm Optane mới của Intel và các bo mạch chủ có sẳn BIOS hỗ trợ để khởi động từ một bộ nhớ đệm. Tuy nhiên, bộ nhớ Optane cũng có thể được xem như là một NVMe SSD nhỏ và nhanh bởi vì tất cả các công việc nhằm cho phép nó vai trò bộ nhớ đệm của nó được thực hiện trong phần mềm hoặc bởi PCH trên bo mạch chủ. Với bản 32GB thậm chí còn đủ để làm ổ đĩa khởi động Win dows mặc dù nó không thật sự hữu ích cho hầu hết người tiêu dùng.
Intel Optane sử dụng một kết nối PCIe 3.0 x2, trong khi hầu hết các ổ M.2 PCIe SSD đều chiếm dụng hết 4 lanes của khe cắm M.2 PCIe 3.0. Liên kết hai lanes cho phép bộ nhớ Optane sử dụng các điểm then chốt tương tự kết nối B và M được sử dụng bởi các ổ M.2 SSD SATA. Bộ nhớ Optane là một bảng mạch kích thước 22x80mm tiêu chuẩn. Chip điều khiển nhỏ hơn rất nhiều so với bộ điều khiển trên M.2 SSD, bộ nhớ Optane cũng đi kèm một hoặc hai chip nhớ 3D Xpoint.
Về thông số kỹ thuật, bộ nhớ Intel Optane có hiệu suất riêng biệt cho từng phiên bản. Với giao tiếp PCIe x2, không có gì ngạc nhiên khi tốc độ đọc tuần tự của nó thấp hơn đáng kể so với các sản phẩm NVMe SSD, với 900MB/s cho bản 16GB và 1350GB/s với bản 32GB. Tốc độ ghi thậm chí còn thấp hơn rất nhiều với bản 16GB là 145MB/s và 290MB/s trên 32GB, chậm hơn rất nhiều so với loạt SSD dành cho người dùng cuối. Trong hiệu suất đọc ghi ngẫu nhiên, hầu hết các NVMe SSD trên thị trường có hiệu suất đạt từ 190k đến 240k IOPS. Với Intel Optane lần lượt đạt 35k và 65k IOPS, thấp hơn tốc độ tối đa thường thấy trên các quảng cáo của SSD thương mại, nhưng con số này là tương đương các chip TCL truyền thống và MLC SSD tương ứng.
Về độ trể đọc/ghi của Intel Optane 16GB là 8us/30us trong khi với bản 32GB là 9us/30us. Độ trể là không thể so sánh được với các ổ SSD Flash nhưng độ trể ghi có thể tương đương với một số bộ điều khiển NVMe.
Tiêu thụ điện năng và các yêu cầu về độ bền cũng không ấn tượng lắm. Công suất hoạt động là 3.5W là thấp hơn rất nhiều M.2 PCIe SSD. Khi ở chế độ nhàn rỗi, con số 1W cũng không thực sự hấp dẫn. Một số NVMe SSD có công suất chưa đến 1W khi ở chế độ nhàn rỗi hoặc có thể nhiều hơn nếu hệ thống không bật tính năng PCIe Actice State Power Management và NVMe Power States. Bộ nhớ Intel Optane thậm chí còn không có hỗ trợ này, thậm chí là trên một số máy tính xách tay được tùy chỉnh. Kể từ khi những con số tiêu thụ năng lượng này được thêm vào mức tiêu thụ năng lượng của một ổ cứng cơ học nên cấu hình của bộ nhớ đệm Intel Optane không có giá trị hiệu quả về điện năng.
Trong khi đó độ bền ghi được đánh giá đạt năng suất 100GB/ngày hoặc 182,5TB tổng cho cả hai bản dung lượng. Mặc dù một bài kiểm tra nghiêm ngặt có thể ngốn hết năng suất này chỉ trong một hoặc hai tuần, nhưng 100GB/ngày là rất nhiều đối với người tiêu dùng thông thường sử dụng. Quan trọng hơn, Intel đảm bảo rằng 3D Xpoint có độ bền gấp 1000 lần so với NAND Flash, điều này làm cho các ổ đĩa này vượt xa khả năng ghi của bất kỳ ổ đĩa SSD thương mại nào kể cả khi nói về dung lượng bé nhỏ của chúng.
IC nhớ Intel 3D Xpoint có kiểu dáng tương tự như các IC phổ biến trên thị trường.
Để tăng hiệu quả tản nhiệt cho IC nhớ, bên dưới miếng dán nhãn về quy chuẩn sản phẩm là một lớp đồng tăng cường hiệu suất trao đổi nhiệt cho IC nhớ.
