如何弥合存储和内存的隔阂？2022全球闪存峰会之“SCM存储级内存论坛”即将精彩呈现

用相对较低的价格获得存储容量大并且速度快的内存，是存储界一直努力的目标。

内存计算技术的兴起，导致越来越多的应用将更多数据放入内存中进行操作。

传统DRAM存储器从数十KB起步发展到如今的16GB、32GB，容量不断扩大，速度性能不断提升，基本满足业务需求，但最大的不足是掉电之后，所存储的数据全部丢失。

2016年问世的存储级内存（storage class memory，SCM），结合了DRAM、NAND的性能优势，具有大容量、时延低，相对价格低廉以及非易失存储等特性，被认为颠覆存储系统设计的新一代介质，可满足证券、电商、银行、欺诈检测、物联网等实时交易数据的分析和处理等性能和可靠性要求较高的场景需求。

在研的SCM主流介质有4个大类：

一是相变存储器（Phase-change memory），它利用特殊合金材料在晶态和非晶态下的导电性差异来表示0或者1的状态，其优点是结构简单，便于实现大容量和低成本，缺点是对高温比较敏感，典型代表为英特尔和美光联合研发的3Dxpoint；

二是阻抗随机存储器（Resistive random-access memory，ReRAM），通过在上下电极间施加不同的电压控制Cell（存储单元）内部导电丝的形成和熔断对外呈现不同的阻抗值，其优点是理论容量密度和成本可以最优，缺点是读写寿命和性能都较低，主要应用于高速数据存储场景，典型代表厂商为HPE和Crossbar；

三是磁性随机存储器（Magnetic Random Access Memory，MRAM），通过电流磁场改变电子自旋方向来表示不同状态，理论性能和寿命都很高，适用于贴近CPU侧的高速缓存（如L2 Cache，L1Cache），代表厂商为Toshiba和Everspin；

四是碳纳米管随机存储器（Nantero’s CNT Random Access Memory，NRAM），采用碳纳米管作为开关，理论制程可以达到5nm以下，密度和寿命及其优秀，理论功耗也比较低，可用于替代SRAM（Static random-access memory）应用场景。

SCM主要厂商是英特尔及三星，其代表作分别是Optane（傲腾）与Z-SSD。2018年，戴尔科技发布的高端存储PowerMax率先将SCM引入到存储阵列。

SCM介质产品形态和在存储系统中的当前应用形态是基于NVMe Block接口、兼容原有生态的SCM SSD，如英特尔推出的Optane系列。这种形态对现有系统架构改变不大，同时提供了相对Flash SSD更高的性能。另外，由于SCM SSD无需垃圾回收操作，避免了NAND SSD长期使用后的性能衰减问题，提供了更稳定的时延，第二阶段的应用形态是基于内存访问语义(Load/Store)，以DIMM的形态接入系统的可持久化内存。这种形态可以提供与内存接近的访问时延（100ns级），并提供相对内存更大的容量和数据持久化能力，是未来超高性能存储系统的重要基础技术。

SCM优点突出，但并不意味着传统的DRAM内存将被它取而代之，原因在于， SCM比DRAM的数据写入速度相差10倍到100倍以上，而且写入次数有限，超过数百万次时会写穿造成永久失效。由此，结合DRAM和SCM优势的一种混合架构内存正在突破中，在硬件设备上，华为、浪潮这样的硬件设备厂商已经生产出了符合技术目标的NVM原型。

不过，在2021年3月，美光宣布，由于研发3D XPoint技术导致巨亏，决定出售为Optane运作投入巨大的晶圆厂，这意味着Optane这面SCM大旗将由英特尔独自扛起；而首款容量为512GB的三星内存扩展器 CXL DRAM亮相，是否昭示了存内计算的另一条阳光大道？

2022年，SCM将走向何方？欢迎参加“2022全球闪存峰会”，7月29日，峰会第二天，十二大专题论坛中的“SCM存储级内存论坛”将有更多精彩的内容分享与呈现！

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