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Z-NAND, Samsung pronta a rispondere a 3D XPoint?

A metà fra NAND e RAM, la Z-NAND sembra essere la risposta di Samsung alla 3D XPoint sviluppata da Intel e Micron. Ci sono pochi dati certi, ma l'interesse è alto.

Nell'arco di pochi anni gli SSD hanno conosciuto una rapida diffusione, accompagnata da un netto calo di prezzi. Se la memoria non m'inganna, il primo prodotto consumer di ampia diffusione a usare un SSD fu il notebook Samsung "Q1 SSD" che integrava per l'appunto un SSD da 32 GB.

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Fino al 2010/2011 la diffusione di queste soluzioni fu abbastanza limitata, anche a causa degli alti costi per gigabyte. Superando i principali limiti degli hard disk, ovvero la velocità di accesso ai dati e le prestazioni in lettura/scrittura di dati casuali di piccole dimensioni, questi prodotti trovarono sempre più spazio, sino alla situazione attuale.

Il mio primo approccio con un SSD risale al 2011, quando usavo un notebook HP con un Intel Core i7-2670QM per giocare online a Texas Hold'em. Salendo di livello, mi ritrovai a giocare decine di tavoli contemporaneamente scontrandomi con un limite evidente: il tradizionale disco magnetico non era in grado di gestire i software di supporto. A quel tempo la scelta era molto limitata, quindi è facile capire cosa successe quando lessi l'articolo "Samsung SSD serie 830, un mostro di prestazioni" su Tom's Hardware.

Fattura alla mano, il Samsung 830 da 256 GB mi costò poco più di 300 euro, un importo stratosferico considerando che oggi ci si potrebbe comprare un qualsiasi SSD M.2 NVMe o PCIe con il doppio della capienza. Tuttavia, questa spesa ingente si rivelò una rivoluzione copernicana e da quel momento in poi non riuscii più a concepire un qualsiasi PC senza SSD. Il resto è una storia che abbraccia i Samsung 840, 840 EVO, 850 EVO, PM951 e SM951 NVMe, i Crucial M4, M500 e MX200, il Sandisk Ultra II testato per il Community Test di Tom's Hardware e così via, passando per produttori poco conosciuti come PBX, Kingdian, Drevo, etc.

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Eppure, nonostante centinaia di prove e migliaia di ore d'uso, quel Samsung 830 rimane nel mio cuore tecnologico come la prima ragazza di cui mi innamorai (ovviamente non ricambiato), tanto da non essere messo in discussione neppure dalle prestazioni enormemente maggiori degli SSD NVMe.

Arrivando a oggi, chi ci segue assiduamente sa che da diverso tempo stiamo sottolineando alcuni temi: innanzitutto il limite dovuto all'interfaccia SATA 6 Gbps nelle prestazioni sequenziali e, dall'altro lato, la maggiore rilevanza delle prestazioni con dati casuali e basse queue depth, seguiti dall'innalzamento del costo dei SSD a causa di una domanda molto più elevata della capacità produttiva e, per concludere, l'arrivo sul mercato del primo prodotto che usa memorie 3D XPoint, ovvero l'Intel Optane P4800X.

Il P4800X non è un prodotto consumer, anche per via del costo elevatissimo (1500 dollari per 375GB!), ma ci permette di capire dove stanno andando due colossi del settore come Intel e Micron. Se questa è la strada tracciata per il futuro, non sorprende che Samsung voglia fare di tutto per mantenere la sua leadership e per questo stia lavorando sulla Z-NAND.

Nonostante la Z-NAND sia stata annunciata per la prima volta al Flash Memory Summit dello scorso agosto, a oggi non disponiamo di dati certi ma possiamo fare alcune supposizioni basandoci sulle dichiarazioni fatte dall'azienda. Al Cloud Expo Europe l'azienda coreana ha presentato il primo Z-SSD in formato add-in-card da 800 GB con interfaccia PCIe 3.0 x4, identificato internamente come MZ-PJB8000. Se vi state chiedendo il prezzo, ci spiace ma non è noto.

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Samsung non ha detto granché sulla tecnologia adottata, ma ha snocciolato numeri interessanti. Si parla di prestazioni fino a 3200 MB/s con dati sequenziali e 750K/160K IOPS (R/W) con dati casuali, seppure non sappiamo a quali valori di queue depth. Per fare un paragone, il Samsung 960 Pro NVMe e l'Intel Optane P4800X arrivano rispettivamente a 2.500/2.100 e 2400/2000 MB/s nelle letture e scritture sequenziali, mentre raggiungono 14K/64K e 500/550K IOPS con dati casuali a QD1 (il Samsung 960 Pro arriva a 30K/118K IOPS con QD2 ma IOPS davvero alti si vedono solo con queue depth molto elevate).

La Z-NAND abbina caratteristiche proprie della RAM e della NAND. Se vi sembrano parole conosciute è perché Intel e Micron hanno detto la stessa cosa riguardo le memorie 3D XPoint. Dovendo basarci su esperienza, deduzioni e speculazioni, possiamo azzardare che Samsung abbia usato un processo produttivo nella classe dei 10 nm per produrre memoria 3D NAND a 64 strati che funziona in modalità SLC (un bit per cella). Quanto al controller, potrebbe trattarsi di un'evoluzione del Polaris usato sul 960 Pro, ma ritengo che sia più probabile che Samsung abbia sviluppato un nuovo ASIC con una frequenza operativa più elevata e un maggior numero di canali oltre, ovviamente, a un firmware ottimizzato per l'uso di NAND in modalità SLC.

Questo potrebbe spiegare almeno in parte sia le prestazioni dichiarate, sia il grosso dissipatore in alluminio percorso da profonde fenditure che aumentano l'area di interscambio del calore. Infatti, come abbiamo spiegato in articoli precedenti, le prestazioni degli SSD NVMe in formato M.2 sono spesso limitate dalle temperature raggiunte dalla NAND e dal controller, quindi è logico pensare che la soluzione adottata dall'azienda sudcoreana si sia resa necessaria per ovviare a un problema.

In attesa di avere informazioni più certe e, magari, uno Z-SSD per le mani, vi lasciamo con una domanda: gli SSD basati su memorie 3D XPoint e Z-NAND porteranno quella rivoluzione che, lato consumer, è mancata con i prodotti NVMe a causa del mancato aumento delle prestazioni con dati casuali a basse queue depth?

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