CFMS | MemoryS 2024 峰会专题报道

铠侠:PCIe 5.0技术和QLC SSD应用展望

峰会新闻 2024-03-28 17:06

CFMS2024圆满举办,存储原厂齐聚首,铠侠作为NAND闪存技术发明者,现场为业界带来了精彩的PCIe 5.0技术分享和QLC SSD应用趋势见解,为全球存储市场持续发展做出瞩目贡献。

作为本次峰会的重要嘉宾之一,铠侠电子(中国)有限公司董事长兼总裁岡本成之先生表示,新冠疫情结束已经一年多,很期待中国经济的恢复和进一步的成长,铠侠将继续提供高性能、高品质的产品,为中国市场的成长和发展贡献力量。

会上,铠侠CTO柳茂知先生详细阐述了PCIe Gen5 SSD和QLC SSD的发展愿景。近十年PCIe SSD市占提升显著,尤其在2020年之后,PCIe SSD占据了主导地位,数据显示,到2026年PCIe SSD将进一步取代SATA SSD占据绝对地位。而伴随每一代PCIe接口升级,SSD数据传输速率均有显著提升,Gen3到Gen5传输速率提高了四倍。

铠侠:分享具挑战性的PCIe 5.0 SSD开发经验,为扩大市场应用开辟道路

铠侠预计,2024年将是PCIe Gen5在PCIe SSD中占据重要份额的一年。正因如此,铠侠积极参与到PCIe Gen5 SSD的研发之中,并从2022年开始推出了E3.S的CD7 SSD,2023年推出了E.3和U.2的CM7 SSD,2024年开始进行CD8P系列SSD的送样,从而加快PCIe Gen5 SSD在中国的应用落地,为市场创造更多的价值。

柳茂知先生表示,值得注意的是,PCIe Gen5 SSD的落地并不简单,部署上也需要业界更多努力。通过举例24G SAS与PCIe Gen5的对比可以看出,PCIe Gen5的最大接口速度/频率以32GTs/16Ghz领先于SAS-4的22.5Gbps/11.25Ghz,但SAS-4比PCIe Gen5更流畅,SAS-4使用向前纠错FEC,PCIe Gen5则使用的DFE进行判决,没有FEC会影响传输的错误率。两者的信号均衡方式几乎一致,但PCIe Gen5的均衡时间更短。另外,PCIe Gen5的Reference clock是可选的,这增加了复杂性,同样PCIe Gen5的复位也非常复杂,而SAS-4仅支持简单的链路复位。所以,PCIe Gen5 SSD的部署看起来很有挑战性。

同样,PCIe 5.0与4.0的部署情况也截然不同。柳茂知先生称,根据铠侠的部署情况显示,铠侠PCIe 4.0每个项目平均遇到问题数量为1.48个,最长的解决时间为2.5个月,PCIe 5.0每个项目平均遇到问题数量为4.0个,最长的解决时间为4个月,比Gen4长1.5个月。较高的问题发生率和较长的前置时间,令PCIe 5.0的部署存在一些困难。

对此,柳茂知先生分享了EOM驱动器、系统、插槽问题, PCIe Gen5复位/速度变化循环测试问题,和Retimer PHY初始化时间设置不正确的三个案例。总结了PCIe 5.0系统设计要点,即建议不使用电缆,尽可能少地使用连接器编号,缩短PCIe信号线的长度,并通过减少连接器来最大限度地减少阻抗波动。针对PCIe 5.0应用的关键检查点,建议对CPU-I/ CPU-A BIOS、PCle Switch和Retimer固件、SSD固件、主板和背板PCle线路阻抗和串扰、Retimer选项和SSD及系统的日志进行检查。铠侠在PCIe 5.0系统设计中已取得许多重要突破,并不断积累PCIe 5.0研发经验。

铠侠:QLC SSD取代NL HDD,令服务器性能和系统成本均得到优化

对于NAND Flash发展,柳茂知先生展示了BiCS通过高堆叠垂直扩展、密集存储孔横向拓展和架构拓展的趋势。铠侠的BiCS 6到BiCS 8 Flash实现了35%的密度提升,从QLC 1Tb到2Tb的单die密度提高了15%,因此,铠侠BiCS 8 2Tb QLC密度比上一代高出50%。随着闪存的快速发展,NAND的密度远远超过了HDD,2025年E3.L SSD的存储密度比将比3.5存HDD高出约10倍,到2026年两者密度比将达到16倍。SSD性能也远超NL HDD,相比NL HDD,QLC SSD顺序读取性能提高40倍,顺序写入性能提高8倍,随机读取性能提高8500倍,随机写入性能提高500倍。

柳茂知先生表示,去年由于库存过剩导致SSD价格下跌,但这并不完全是坏事,因为SSD和NL HDD之间的每GB价差缩小,低价有助于市场需求由NL HDD向SSD转移。根据对比,NL HDD和SSD价差正逐年 ,而NL HDD容量增长微乎其微,与此同时QLC SSD容量却在急剧增长。去年铠侠发布基于BiCS 8 Flash的QLC SSD,单die容量2Tb,其在E3.S规格最高容量可达60TB,U.2规格容量最高可达120TB。

对于市场关注的成本问题,柳茂知先生深度解析了通用服务器的成本结构,存储约占15%,CPU占18%,内存占37%,这几点共同决定了服务器的性能。应优先从15%的存储成本中最大限度地提高性能,如果服务器性能因NL-HDD延时而下降20%,则其他85%成本的设备会被影响20%的性能,即17%的成本被浪费。而在保持相同的服务器性能下,SSD性能提升能减少CPU和DRAM的其他IT支出,通常情况下软件和服务按CPU节点数量收费,减少节点令IT成本下降。因此,应用QLC SSD能有效减少硬件和软件/服务的综合支出,其收益可补偿NL HDD切换为QLC SSD的成本,即便单看QLC SSD单位存储成本比NL HDD更高,但需要考虑服务器总成本的种种因素,当然也包括可节省的占地面积和电力消耗。柳茂知先生列出了全新每GB单位存储成本的计算方式,存储成本应考虑存储设备为系统成本带来的效率提升,这部分增值令SSD实际成本有所下降,QLC SSD替换NL HDD帮助服务器优化了总成本。

最后,柳茂知先生表示,PCIe 5.0 SSD技术正在迅速发展,也需业界共同努力完成部署,同时QLC SSD是不容忽视的发展方向。铠侠重视中国市场和中国客户的良好关系,继续研发Flash新技术和SSD新产品,为全球市场持续做出贡献。