基于MRAM和NVMe的未来云存储解决方案

英尚微电子 · 发表于 2020-7-9 16:51

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在2019全球闪存峰会上，Everspin作为全球

MRAM

存储芯片龙头分享如何用MRAM这类非易失性存储和NVMe SSD构建未来的云存储的解决方案。

首先

STT-MRAM

作为异常掉电数据缓存的介质有以下几大优势：

1.非易失性存储器芯片，比传统的

SRAM

或者DRAM在数据保持方面更强；

2.芯片容量较大，单颗芯片容量高达1Gb；

3.采用DDR4接口，带宽可以到2.7GB/s，超强性能；

4.擦写次数几十亿次！生命周期；

5.超低延迟；

6.数据保存期很久：85度高温下数据可以保存10年以上；

7.数据错误率低；

8.可靠性强。

MRAM可应用在NVMe SSD的下列场景，PCIe SSD、NVMe-oF、全闪存阵列：

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NVMe SSD场景

MRAM为NVMe SSD，尤其是QLC做缓存有以下优势：

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采用MRAM之后，NVMe SSD内部的架构发生了以下图片的变化，将MRAM作为数据缓存使用，而FTL映射表存储依然是DRAM：

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NVMe-oF场景

数据中心采用NVMe-oF有以下四大优势：

1.实现低于1微秒的数据传输，跳过内核、跳过主机CPU和内存、可以P2P传输；

2.把CPU计算任务分摊到专用计算芯片或者存储控制器；

3.读写带宽更高；

4.服务器可以更简单、省电，不用昂贵的X86 CPU，用ARM CPU就够了。

以下图片是传统的NVMe-oF的数据流，要通过系统内存和CPU再进入NVMe SSD，这样会导致读写延迟比较长。

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如果采用了MRAM作为智能网卡上的缓存，数据就直接通过P2P传输给NVMe SSD，并跳过了系统内存和CPU，大大缩短读写延迟，也大幅提升性能。

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MRAM用在全闪存阵列

在全闪存阵列的存储控制器中，MRAM可以作为缓存加速，并提升产品性能及可靠性，同时可以不需要额外的电池或者电容。

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未来的数据中心存储长这样？

未来以NVMe SSD和NVMe-oF为基础的云存储硬件架构如下图，其中MRAM可以用在网卡缓存、NVDIMM、全闪存阵列加速和NVMe SSD内部。

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Everspin公司专业设计制造嵌入式MRAM和自旋传递扭矩STT-MRAM的领导者，其市场和应用领域涉及数据持久性和完整性，低延迟和安全性至关重要。在数据中心，云存储，能源，工业，汽车和运输市场中提供了超过1.2亿个MRAM和STT-RAM产品，为MRAM用户奠定了强大，增长快的基础。Everspin MRAM可以抵抗高辐射，可以在极端温度条件下运行，并且可以防篡改。这使得MRAM适用于汽车，工业，军事和太空应用。

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英尚微电子提供完善的产品解决方案及技术方面支持和指导.

Everspin MRAM产品介绍.pdf

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