近日在南京舉辦的2025全球閃存峰會(huì)上,慧榮科技企業(yè)級(jí)儲(chǔ)存事業(yè)部產(chǎn)品行銷應(yīng)用部資深協(xié)理周宗廉先生發(fā)表演講,闡述了在AI浪潮的新時(shí)代中,慧榮的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)技術(shù)是如何演進(jìn)的,并在會(huì)后接受了快科技的采訪。
雖然如今幾乎人人言必稱AI,但事實(shí)上,AI已經(jīng)發(fā)展了幾十年,也經(jīng)歷了翻天覆地的變化。
早在1966年,MIT麻省理工AI實(shí)驗(yàn)室就設(shè)計(jì)了第一個(gè)聊天機(jī)器人ELIZA,代碼只有200行,可以逐字分析人類輸入的內(nèi)容,再重組回復(fù),仿佛和真人聊天。
如今的AI人機(jī)交互,背后是幾十上百億參數(shù)的大模型,而且逐漸變得無(wú)所不能。
當(dāng)然,現(xiàn)代AI負(fù)載對(duì)于硬件性能的要求也是空前的,不僅僅是CPU處理器、GPU加速器,更離不開強(qiáng)大的內(nèi)存與存儲(chǔ)支撐,SSD的快速發(fā)展可以說(shuō)正逢其時(shí)。
慧榮的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)解決方案名為MonTitanTM,不是單一芯片,而是包含SSD主控芯片、參考硬件設(shè)計(jì)、企業(yè)級(jí)固件的平臺(tái)化完整方案。
周宗廉先生解釋說(shuō),慧榮專注于IC設(shè)計(jì),自己并不生產(chǎn)SSD成品,因此MonTitanTM平臺(tái)本質(zhì)上是為客戶提供參考設(shè)計(jì),提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)與設(shè)計(jì)基礎(chǔ),使客戶可以更輕松地基于此開發(fā)自己的產(chǎn)品,專注于產(chǎn)品定義和市場(chǎng)推廣。
慧榮MonTitanTM平臺(tái)的首款產(chǎn)品是SM8366。
它支持PCIe 5.0、雙端口、NVMe 2.0、OCP 2.5等各種企業(yè)級(jí)特性、安全功能,支持大256TB閃存容量。
順序讀取性能超過(guò)14GB/s,隨機(jī)性能更是超過(guò)350萬(wàn)IOPS,能在更快的時(shí)間內(nèi)完成大型模型或者圖像化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,可以說(shuō)是真正的企業(yè)級(jí)主控。
SM8388是慧榮MonTitanTM平臺(tái)的新成員,支持八通道閃存、大128TB容量、SCA界面,并延續(xù)了SM8366的各種優(yōu)勢(shì)。
面向未來(lái),慧榮還準(zhǔn)備好了PCIe 6.0 SSD主控方案“SM8466”。
它突破性敵采用臺(tái)積電4nm先進(jìn)制程,支持單個(gè)x4或者兩個(gè)x2端口,支持多16個(gè)閃存通道和512TB閃存容量,可搭配DDR5-7200規(guī)格的大容量高頻緩存,還支持NVMe 2.0+。
性能方面更是突飛猛進(jìn),順序讀取能做到28GB/s甚至是逼近30GB/s,4K隨機(jī)性能也翻番到了700萬(wàn)IOPS。
在接受采訪時(shí),周宗廉先生表示,AI時(shí)代對(duì)于存儲(chǔ)提出了新的、更苛刻的需求,一是極致性能,就像NVIDIA提出的要求往往非常夸張,二是多租戶保障,這也是CSP云服務(wù)廠商的核心訴求,慧榮的MonTitan?平臺(tái)就致力于滿足以這兩方面為代表的各種需求。
SM83366主控在設(shè)計(jì)之初,理念就非常清晰,這是一顆面向PCIe 5.0的芯片,因此整個(gè)內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn),就是確保I/O吞吐能力可以匹配PCIe 5.0的高帶寬,必須有能力處理龐大的數(shù)據(jù)流,為此內(nèi)部構(gòu)建了多個(gè)專用的高效加速引擎,并做了大量有關(guān)數(shù)據(jù)流控制等方面的優(yōu)化。
同時(shí),慧榮深入研究了市場(chǎng)上現(xiàn)有相關(guān)主控產(chǎn)品的內(nèi)部架構(gòu),并針對(duì)性地設(shè)計(jì)了相應(yīng)的處理機(jī)制,包括如何高效處理來(lái)自前端的命令隊(duì)列、如何根據(jù)閃存Plane數(shù)量進(jìn)行并行處理等等,從而確保前端的PCIe 5.0帶寬可以被后端閃存充分利用,避免出現(xiàn)瓶頸。
對(duì)于模組廠商等直接客戶,慧榮SM8366的關(guān)鍵價(jià)值在于特別優(yōu)化的固件架構(gòu),使其可以更容易、更高效地使用慧榮主控芯片進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和量產(chǎn),降低開發(fā)難度和成本。
對(duì)于CSP等終端客戶,極致的性能、能效等技術(shù)創(chuàng)新都可以大大提升用戶體驗(yàn),尤其是Performance Shaping多租戶性能保障技術(shù),可以從硬件層面精細(xì)化地隔離和保障不同租戶獲得相應(yīng)的、有保障的服務(wù)質(zhì)量,比傳統(tǒng)軟件層面的控制更加精準(zhǔn),這是很多CSP非常看重的地方。
不得不說(shuō),如今設(shè)計(jì)一款優(yōu)秀的PCIe SSD主控是越來(lái)越難了,涉及制程、架構(gòu)、固件、算法等多方面的綜合協(xié)調(diào)與平衡,既要強(qiáng)大的性能、豐富的功能,還要控制功耗、發(fā)熱和成本。
周宗廉先生認(rèn)為,其中的關(guān)鍵點(diǎn)可以分為三個(gè)層面:
一是先進(jìn)制程的選擇。
采用更先進(jìn)的制程,比如6nm、5nm甚至是4nm,就能顯著降低功耗,因?yàn)橄冗M(jìn)制程的漏電率更低,尤其是高溫下漏電飆升的問(wèn)題可以得到更好的控制,這對(duì)功耗優(yōu)化至關(guān)重要,當(dāng)然,先進(jìn)制程的成本是非常高昂的。
二是成本控制方法。
為了平衡高昂的制造成本,慧榮的核心策略是大化減少設(shè)計(jì)迭代和改版次數(shù),這意味著在芯片流片(Tape-out)前,必須進(jìn)行極其充分和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)級(jí)驗(yàn)證,所以慧榮在仿真、加速驗(yàn)證等方面投入了大量資源,力求在早期發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題,避免昂貴的流片失敗或改版,這就可以大大節(jié)約整體成本。
三是芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)。
在主控芯片內(nèi)部,慧榮實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的功耗管理,比如通過(guò)動(dòng)態(tài)開關(guān)(Power Gating)等技術(shù),根據(jù)不同的工作負(fù)載狀態(tài),精準(zhǔn)地開啟或關(guān)閉特定的處理引擎,避免不必要的功耗浪費(fèi)。
總結(jié)來(lái)說(shuō),打造一顆優(yōu)秀主控的平衡點(diǎn)在于:通過(guò)選擇先進(jìn)制程獲得能效優(yōu)勢(shì);投入巨量資源在前期驗(yàn)證上,確保一次成功或少改版,以攤薄高昂的設(shè)計(jì)和制造成本;在架構(gòu)設(shè)計(jì)上追求高效和智能化功耗管理。
前邊說(shuō)過(guò),慧榮已經(jīng)拿出了PCIe 6.0 SSD主控設(shè)計(jì)方案,存儲(chǔ)行業(yè)預(yù)計(jì)PCIe 6.0 SSD今年就有望登場(chǎng),2026年開始部署,2028年左右進(jìn)入普及階段。
再下一代的PCIe 7.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范剛剛也已經(jīng)公布,SSD預(yù)計(jì)要到2028年才會(huì)出現(xiàn),2029年開始部署。
未來(lái)進(jìn)入PCIe 6.0、PCIe 7.0時(shí)代,SSD主控設(shè)計(jì)必然進(jìn)一步復(fù)雜化,挑戰(zhàn)更加嚴(yán)峻。
周宗廉先生認(rèn)為,挑戰(zhàn)主要來(lái)自兩方面,一是技術(shù)挑戰(zhàn),PCIe 6.0/7.0本身的技術(shù)復(fù)雜度就是一個(gè)巨大挑戰(zhàn),包括信號(hào)完整性、速度,這就涉及芯片、系統(tǒng)到PCB設(shè)計(jì)的方方面面。
二是非技術(shù)挑戰(zhàn),主要就是成本控制,比如支持PCIe 6.0/7.0的制程需要更加先進(jìn),這就會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)和制造成本變得極其高昂。
對(duì)此,慧榮的應(yīng)對(duì)策略的核心是確保一次成功,大限度減少設(shè)計(jì)迭代,因此需要在芯片流片前進(jìn)行前所未有的、極其充分和嚴(yán)格的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題。
另外,慧榮在PCIe 5.0主控時(shí)代良好的積累,也將是應(yīng)對(duì)PCIe 6.0/7.0挑戰(zhàn)中至關(guān)重要的。
周宗廉先生還強(qiáng)調(diào),芯片設(shè)計(jì)的成本極高,尤其是在先進(jìn)制程下,因此慧榮的策略是盡量在可控的成本下,將芯片內(nèi)部的各個(gè)引擎做到極致,并通過(guò)強(qiáng)大的固件層使,其能靈活適配各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
慧榮一直都是持續(xù)研究市場(chǎng)需求,結(jié)合內(nèi)部專家的深度討論和外部信息,在確信存在合理且可觀的市場(chǎng)機(jī)會(huì)時(shí),才會(huì)考慮投入相應(yīng)的解決方案。
這就需要在“領(lǐng)先市場(chǎng)半步”和“避免過(guò)度冒險(xiǎn)”之間找到好的平衡點(diǎn),也需要滿足更嚴(yán)苛的性能、功耗、集成度要求,確保產(chǎn)品在未來(lái)5-10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持技術(shù)領(lǐng)先。
比如在PCIe 5.0主控上,慧榮沒有急于搶首發(fā),而是選擇了更成熟的時(shí)機(jī),推出穩(wěn)定可靠且的企業(yè)級(jí)SM8366和消費(fèi)級(jí)SM2508,結(jié)果在性能、功耗發(fā)熱上都表現(xiàn)十分優(yōu)秀,都得到了市場(chǎng)的廣泛接受。
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