3D NAND時代，哪些技術可提升PCIe SSD效能？

從圖中不難分析出，NAND 3D TLC技術已成為行業的主流，同時也標誌快閃記憶體從2D邁進了3D NAND時代。較2D NAND，3D NAND憑藉顆粒立體式堆疊的方式突破了因晶圓物理極限而無法進一步擴大單Die可用容量的限制，從而實現了在相同大小的體積記憶體儲顆粒總體容量的飆升。

同時，NVMe協議的普及應用，為PCIe SSD的效能提升再次帶來飛躍，主要體現在低延時、可擴充性和安全性，這也是Memblaze PBlaze5效能能夠大幅提升的祕密之一。

多Lane = 效能可擴充套件

一方面NVMe裝置和CPU直連，協議開銷大幅減小，另一方面可以最大化利用CPU Lane資源，例如顯示卡使用 x16個Lane，網路卡一般用 x4或者 x8個Lane，而PCIe SSD可以啟用更多Lane資源，大多數PCIe SSD裝置，包括Memblaze上一代PBlaze4 NVMe SSD最多支援 x4 Lane，而全新一代PBlaze5憑藉NVMe的優勢，最大可以支援 x8 Lane。再支援PCIe3.0，單個Lane的理論頻寬可達1GB/s，支援Lane越多，效能越高。所以若裝置支援 x16 Lane，總頻寬將達16 GB/s。

PBlaze5支援PCIe3.0標準，半高半長插卡形態還支援 x8 Lane，順序讀效能高達6.0GB/s，相比 x4產品順序讀效能翻倍。

多Plane寫操作

作為Memblaze新一代PCIe NVMe SSD產品，PBlaze5在採用企業級3D-TLC NAND的同時，還支援多Plane操作技術，既提升了寫效能，又提升了每瓦IOPS的能效利用率。

而說起多Plane概念，不得不提到Die，在這裡簡單介紹下。Die（晶粒）是以半導體材料製作成未經封裝的一小塊積體電路，通常情況下，積體電路是以大批方式，經過光刻等多項步驟，製作在大片的半導體晶圓（wafer）上，然後再分割成方形小片，這一小片就稱為Die。

在NAND結構中，自下而上的組成元素為Cell（儲存單元）、Page（頁）、B lock（塊）、Die（晶粒，也稱LUN）、Target、儲存顆粒。如下NAND結構圖，4個“Plane”整合為一個Die，並可以對4個“Plane”同時做併發工作，這一技術稱為多Plane操作。在物理上多個Die會被封裝成一個Target，共享一套控制訊號線 。

而不同的NAND廠商提供的“Die”封裝所有不同，如單Die封裝（SDP，Single Die per Package）、 兩個Die的封裝（Double Die per Package)、4 Die封裝（QDP，Quad Die per Package）和8 Die封裝（ODP，Octal Die per Package）。

多Plane操作為什麼會提升SSD效能？多Plane操作通過指令對4個“Plane”同時進行併發工作（讀、寫、擦），來平衡“垃圾回收”和前端寫入，從而確保SSD讀寫效能。“垃圾回收”通俗來講，就是將存放在“Page”中的資料進行擦除，從而寫入新的資料。但這些指令必須滿足以下條件，方能事半功倍。

• 訪問相同的Die地址
• 同一個Die中訪問不同的Plane地址
• 每個Plane中訪問的Page地址必須一致

如下示意圖，即可看出多Plane寫和單Plane寫的不同。如果SSD接收到64K的使用者寫請求，NAND Page大小為16K，單Plane寫操作分別將切分的使用者資料塊（16K）寫入不同Die中的Page；如果64K的寫入符合多Plane寫操作的條件，會同時寫入同一個Die，不同Plane的Page中。這樣一來，多Plane寫操作充分發揮併發寫能力，進而提升資料寫入的速率。

而除上述之外，Memblaze PBlaze5 SSD還擁有寫回快取、高效能FTL、快閃記憶體通道QoS保證、多核計算以及動態平滑等技術，確保新一代產品擁有出色的效能，進而助力企業資料中心業務效能的大幅提升。