資料中心NVMe SSD進入PCle5.0階段

當PCle4.0產品正戰得酣暢淋漓，屬於下一個時代的PCle5.0悄然走來。從去年下半年開始，除了一些國際大廠紛紛推出新品，以寶存科技為代表的國內SSD廠商也在緊跟趨勢，部署下一個賽道。

SSD固態硬碟會取代HDD機械盤嗎?

IDC資料顯示，2021 年企業級固態硬碟的全球營收，已經達到傳統機械硬碟的 1.3 倍。那麼，SSD固態硬碟和HDD機械硬碟是怎樣一種關係，未來走向如何?

▲寶存科技產品研發副總 姜海

寶存科技產品研發副總姜海，給出了自己的判斷!他認為：“在資料中心裡，HDD機械硬碟短期內還有成本優勢，但隨著SSD的成本進一步降低，HDD機械硬碟最後的份額會越來越小， 但HDD機械硬碟可能很長一段時間都不會消失，就像現在的磁帶依然還有一定的份額，但市場空間會遭遇SSD固態硬碟的強勢碾壓。

下一代SSD即將面世

今年四月份，寶存科技的PCle NVMe Gen4 SP4E/SP4X系列固態硬碟開始實現量產，藉助母公司慧榮科技的SM8266主控方案，搭載16通道，可釋放PCle匯流排進化到Gen4的更高速效能，解決更多IO瓶頸。PCle NVMe Gen4固態硬碟，採用了存科技獨有的效能最佳化演算法韌體，能更好地滿足企業級儲存所需要的高讀取IOPs、低延遲與高耐用性需求。同時，搭配3D eTLC快閃記憶體，最高容量可達7.68TB。

PCle NVMe Gen4 SP4E/SP4X，為企業級儲存帶來高讀取IOPs、低延遲與高耐用效能力，能充分滿足資料中心各種工作負載的效能需求，包括資料庫，OLTP/OLAP，雲端計算，大資料分析，高頻交易及檢索等。其中，對於資料庫的支援，不僅包括原子性寫入能力，還能在壓縮上做進一步的增強。整體上，在低延時和效能方面的表現，完全可以對標國際大廠。

“PCle NVMe SSD Gen5系列產品，已經在內部進行測試了，預計明年中期會有工程樣品。”姜海表示，相比上一代產品，Gen5的效能更強，讀寫速度更快。

眾所周知，PCIe1.0標準於2003年釋出，每通道傳輸速率為2.5GT/s。四年後，PCIe2.0標準誕生，每通道傳輸速率達到5.0GT/s，傳輸能力實現了翻倍。2010年，PCIe3.0標準推出，傳輸速率是8.0GT/s ;2017年，PCIe4.0標準的傳輸速率是16GT/s;2019年，PCIe5.0標準達到32GT/s。從演進路線來看，基本上是幾年一迭代，每次迭代都會帶來翻倍的頻寬。

在新標準下，資料中心的底層架構和生態會發生根本性變化，在CPU 、GPU、DPU、軟體、儲存器等基礎設施層面，會形成計算池化、網路池化，這意味著企業級SSD固態硬碟在效能、功耗/散熱、QoS會面臨更大挑戰。所以， PCle5.0版本產品雖然即將釋出，但並不代表PCle4.0產品就沒有機會。因為，從產品設計、測試到釋出，還有一段時間，需要克服效能、功耗等等一系列技術難題。

關於PLC、QLC和TLC的選擇

正所謂“儲存裝置容量為王”，那麼寶存科技的下一代產品，如何選擇3D NAND 的各種顆粒技術呢?

在姜海看來，3D TLC的層數還在不斷增長，整體效能要優於QLC 、PLC。如果TLC本身的層數一直在以正常速度擴充套件，那其實PLC、QLC的收益的探索就會放緩。目前來看，PLC、QLC的在企業級的應用進展非常緩慢，在單獨使用的情況下QLC的效能及壽命與TLC有較大的差距，由於Optane的淡出，QLC/PLC在企業級的應用需要SCM或NVDIMM的加持。QLC也存在較大的retention的問題，掉電以後可能較易丟失資料，意味著採用QLC盤的機架不能像採用HDD的機架能隨意停電，這在部署上存在較大挑戰。寶存科技會結合使用者的實際應用情況，不管是Gen4，還是Gen5，會繼續在高效能盤上聚焦於3D TLC而同時關注探索在QLC/PLC在ZNS上的應用。

追求效能、服務質量、資料安全和可靠性

姜海認為，數字經濟帶來的直接影響就是資料爆炸，尤其在AI 、5G 、大資料、自動駕駛等大基建的帶動下，資料高速增長，導致各行各業的企業，對儲存的需求越來越旺盛，對效能要求也越來越高。

在現代化資料中心服務場景中，資料量大、工作負載複雜。與此同時，大型資料中心還有降本增效、低碳環保的要求，所以儲存產品也要不斷與時俱進，既能滿足大資料的儲存需求，又要考慮經濟成本、環境保護等綜合因素。

具體來說，滿足使用者需求的下一代儲存產品在·高頻寬、低延遲以及更高的讀寫速度方面，有更出色表現。同時，需要在各種企業級IO負載及多名稱空間下提供更優異的穩態下的QoS。這需要在主控架構升級的同，充分利用NAND的特性、QoS隔離管理引擎及先進的軟硬體演算法，全面保障企業及資料中心應用體驗。

同時，資料安全也是SSD固態硬碟應該關注的重點，要能提供雙重保護能力，比如透過完整的掉電保護、電容可靠性檢測，高溫監控保護等能力，確保資料不丟失。

企業級SSD市場及玩家面臨的挑戰

目前，從Gen4的市場表現來看，不管是提供企業級儲存的原廠，還是一些主控公司及模組廠商都在努力進取，爭取最大市場份額。在運營商的最近招標中，就有全球大小20左右家企業級SSD廠商甚至更多的會參與競爭。隨著競爭的白熱化，真正能持續投入和發展的公司需要有在技術上、市場長期投入和耕耘的決心和資金，紮實的核心技術(主控/韌體/介質管理)， 穩定的核心技術團隊，可盈利的商業模式等。

尤其到了Gen5以後，企業級SSD主控的工藝、方案效能以及效能等方面的挑戰持續擴大，技術、人才、資金的投入巨大，這會持續抬高進入企業級SSD行業的門檻。

值得一提的是，寶存科技在母公司慧榮的加持下，會堅定的投入並致力於中國的企業級儲存方案。除了提供標準的SSD固態硬碟，還提供定製化產品，致力滿足大型資料中心在功能、效能以及各方面的高規格訴求。