SSD正面临着新兴应用带来的设计挑战

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  近年来,数据中心、云计算等相关技术不断演进,机器学习、数据分析、高性能渲染等新兴应用推动SSD(固态硬盘)的发展。在企业级市场,SSD正面临着新兴应用带来的设计挑战。

  一是接口速度越来越快,从PCle Gen3,Gen4,Gen5,如今Gen6的标准也正式提出。二是NAND技术也从高堆叠层数一直推演到I/O 的速度不断提升。三是NVMe标准也在不断演进。SSD不仅仅面临设计上的挑战,慧荣科技市场营销暨研发资深副总裁段喜亭表示,制造商采取的技术也要有严谨的讨论,其目的就是为了能够找到性能与功耗之间平衡的解决方案。

  在PCle标准方面,其演进的趋势最主要是体现在传输速率上,从Gen3的8GT/s,到Gen4中的16GT/s,翻倍到Gen5的32GT/s,Gen6更是翻倍到64GT/s,每一代基本是以乘2 的传输速率在演进。这个速度所带来的提升也造就了设计上的困难与挑战。尤其是当速度提升时,在主控一体架构设计上就必须考量到CPU的资源分配、data path等方面,什么样架构上的演变或者改进能够对应到速度更进一步的提升,这样才能让PCle在演进时将效能提升到应有的水准。

  在PCle规格演进时,还需要考虑到DDR接口加速以匹配PCle接口,尤其是在主控运行时,要避免在设计上面的瓶颈。所以当PCle传输速率变成双倍、4倍甚至更大时,需要做出相应的改变让延迟降到最低,并且符合PCle每一代所要求的效能。

  在NAND技术方面,慧荣科技不仅仅是在TLC、QLC上进行研究,在PLC上的研究也在加速推进。除了对应堆叠层数的增加,段喜亭提到,NAND技术的迭代,让SSD在设计过程中需要有更强大的LDPC纠错功能,以及先进的NAND管理演算法。

  在标准的演进方面,NVMe每一代标准的演进都加入了新的功能,给企业级存储带来的设计上的挑战也越来越大。此外,基于PCIe Gen5,CXL协议作为新的标准出现,在存储市场掀起水花,成为企业级存储技术所关注的另一维度。目前,澜起科技已经发布了CXL内存扩展控制器,慧荣科技也表示将拓展CXL应用到企业级存储中。

  为了解决数据中心和企业存储面临的新的挑战,慧荣科技在2022年7月推出第三代可定制化编程式PCIe Gen5 SSD解决方案平台——MonTitan。根据介绍,该平台具有更新更强大的SSD企业级主控芯片,提供了支持传统的参考形式、最新EDSF参考设计套件,并且支持带来了企业级固件。

  其中,上述提到的SSD企业级主控芯片是慧荣科技的PCIe Gen5 x 4 SM8366,支持NVMe 2. 0,带有16NAND通道,速度最快可以支持到 2400MT/s,支持DDR5,并向前兼容DDR4。在效能方面,顺序读/写为14GB/s,随机读/写为3/2.8M IOPS。

  据了解,宝存科技已经开始开发SM8366方案,预计将推出B58R U.2 8 TB解决方案,以及WDS E3.S 2t 16TB的解决方案,连续读取能达到SM8366最大的效能14GB/s,随机读取性能能达到3M IOPS。

  当下,消费级存储市场面临着多重挑战,但企业级存储市场依旧保持增长。IDC预测,到2025年我国的数据将达48.6ZB,存储容量与数量等各方面都面临着挑战。随着存储厂商不断突破技术瓶颈,预计企业级存储市场将得到新的增长动力。

  审核编辑 :李倩

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