PCIe 5.0 SSD下半年开战，选择你的控制器参团

PCIe 5.0为我们承诺了超强的性能，以32GT/s的带宽做到了PCIe 4.0的两倍。虽然PCIe 4.0的产品才刚在客户或企业级应用中普及开来，但PCIe 5.0的产品目前还处于早期阶段，还没有量产产品面世。
 
而PCIe 6.0虽然号称速度是PCIe 5.0的两倍，目前仍在研发阶段，预计要在2025年之后才会开始大规模商用。而每当新标准推行下的落地市场，往往都是消费和企业级存储，PCIe 5.0也不例外。近来不少厂商都推出了针对PCIe 5.0 NVMe SSD的方案，除了三星这样使用自研控制器方案的厂商外，市面上不少SSD还是用的第三方的SSD控制器。可以说这些控制器没能量产的话，仅靠颗粒准备就绪也是不够的。
 
消费级“首杀”：群联E26
 
群联在去年就公开了其下一代PCIe 5.0 SSD控制器E26（PS5026-E26），一款集低功耗高性能特性于一身的控制器。该控制器基于两个低功耗的ARM R5 CPU和三个群联自研的CoXProcessor 2.0处理器，采用台积电12nm工艺打造，支持M.2、U.3、E1.S和E3.S这样的SSD外形尺寸，最高支持到32TB的容量。由此可以看出主打的还是消费级和企业级存储，不过当时并没有公布这一控制器的具体性能。

微星与群联打造的PCIe 5.0 SSD样品 / 微星

群联终于在今年的CES上，展示了其首款PCIe 5.0的SSD控制器方案E26的具体性能，从实机软件测试的结果可以看出，基于E26控制器方案的PCIe 5.0 SSD已经将读取速度提升至了13815.38MB/s，写入速度达到12727.24MB/s，约合13GB/s。这与其公布的纸面参数基本吻合，其4K随机读取速度达到1500K IOPS，4K随机写入速度达到2000K IOPS。

E26在CrystalDiskMark中的性能表现 / 群联 

群联表示，E26目前已经不再处于硬件开发阶段，而是专注于固件构筑和性能优化。在量产首发上，群联一向做得非常到位。在群联已有诸多合作伙伴的联手下，相信市面上不久后会有一大批PCIe 5.0 SSD用到这一控制器芯片。
 
性能Tier1：Microchip Flashtec NVMe 4016
 
Microchip终于也在近期推出了Flashtec第四代NVMe SSD控制器，Flashtec NVMe 4016，一款专为企业级和数据中心准备的PCIe 5.0 SSD控制器。正如其名，Flashtec NVMe 4016支持标准的NVMe 2.0主机接口，在对数据中心SSD尺寸的支持上更是基本实现了全覆盖，包括E1.S和E3.S这样的短卡，以及E1.L和E3.L这样的长卡，以及常见的U.2、U.3，也支持定制的尺寸。加上最高支持到200TB以上的SSD容量，Flashtec NVMe 4016的灵活度可谓相当高了。

Flashtec NVMe 4016与不同尺寸的SSD产品 / Microchip 

当然了，SSD最重要的还是存储性能。Microchip给出的数据中，Flashtec NVMe 4016上的16个可编程NAND闪存通道支持到最高2.4GT/s，充分利用了PCIe 5.0x4的带宽。Flashtec NVMe 4016的128KB顺序读写速度均可做到14GB/s以上，4K随机读取速度达到3M IOPS以上。这个性能表现在已公布的PCIe 5.0 SSD速度中，也是数一数二的了。

Flashtec NVMe 4016架构与参数 / Microchip 

对于企业级和数据中心的存储应用来说，另一项关键的需求自然是安全性，NVMe 4016在这方面提供了双签名认证和可信平台支持。除此之外，在大规模部署之下，另一个不得不考虑的因素就是TCO，目前这类SSD存储的成本还是相对较高，也是不少云存储应用最大的成本支出所在，而Flashtec NVMe 4016降低TCO的方法正是提高能效。通过架构和半导体设计上的技术，Flashtec NVMe 4016实现了一系列高级电源管理特性，比如处理器核心的自动闲置等等。根据Microchip给出的数据，与上一代产品相比，能耗改善了30%，这与三星PM1743与前一代相比的改进一致。
 
Flashtec NVMe 4016还有一个独具一格的特色，那就是它集成了一个全新的可编程机器学习引擎，支持各种AI和ML应用中的模式识别和分类。该引擎带来的加速，无疑加大了基于该控制器的SSD在AI/ML服务器中的吸引力。
 
PCIe 5.0 SSD离我们还有多远？
 
自然以上这些控制器承诺的性能都让人心生向往，但这些PCIe 5.0 SSD离我们还有多远呢？无论是群联E26这样的面向客户级SSD的控制器，还是Microchip Flashtec NVMe 4016这种企业级/数据中心SSD控制器，其实都还没有完全量产。比如E26在去年9月的新闻中就已经宣布成功完成了12nm流片，不久前已经与主板制造商合作开发测试了样品，预计是在今年下半年才会有产品面世。而Microchip的Flashtec NVMe 4016则要2023年下半年才会全面投产，满足2024年到2025年相关产品的需求，这一时间规划与另一家SSD控制器厂商Silicon Motion也相吻合。
 
毕竟群联主打的还是一个消费级SSD市场，在产品的推出速度上确实经常快人一步，这一点在PCIe 4.0时代也能看出，比如群联的E16控制器基本出现在了差不多所有第一代PCIe 4.0 SSD上，而E18控制器更是成了2021年SSD市场中的常客。早在流片前，E26的控制器IP和固件就在FPGA环境中同时开发了，就是为了确保最快的上市时间。
 
但考虑到目前对PCIe 5.0的支持并不完善，比如英特尔的12代Alder Lake处理器，而且该系列处理器对PCIe 5.0的支持也仅限于桌面端，移动端目前还是仅仅支持PCIe 4.0。至于AMD的话，只有计划今年年末的Zen 4处理器才会支持到PCIe 5.0，除去消费级芯片外，一些服务器芯片倒是可能很快支持到PCIe 5.0，但这类PCIe 5.0 SSD仍在酝酿过程中，所以一时半会也不会与我们相见。更让人的担心的还是成本问题，从目前的市场行情上来看PCIe 4.0的SSD售价还没有降下来，若是这时PCIe 5.0 SSD推出的话，势必会像DDR5内存一样，以高价位面世。