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國內(nèi)企業(yè)級SSD廠商究竟在拼什么?

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隨著AI應(yīng)用快速普及,市場對高性能、高可靠性的存儲產(chǎn)品需求與日俱增,企業(yè)級SSD正受到前所未有的關(guān)注。全球SSD市場格局由五大原廠主導(dǎo),同時在AI浪潮下,國內(nèi)企業(yè)級SSD產(chǎn)業(yè)鏈廠商正憑借技術(shù)突破加速崛起,成為存儲市場一道靚麗的風(fēng)景線。在目前飽受關(guān)注的AI場景超大容量存儲市場,已有Solidigm、大普微等先后實(shí)現(xiàn)企業(yè)級QLC產(chǎn)品量產(chǎn)。

五家大廠主導(dǎo)國內(nèi)廠商快速發(fā)展

企業(yè)級SSD產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及閃存顆粒(NAND Flash)、主控芯片與成品三大環(huán)節(jié),NAND Flash既是數(shù)據(jù)存儲的核心介質(zhì),也是數(shù)據(jù)存儲的載體,分為SLC(單層存儲單元)、MLC(雙層存儲單元)、TLC(三層存儲單元)、QLC(四層存儲單元);主控芯片承擔(dān)數(shù)據(jù)的讀取、寫入,與之相關(guān)的接口技術(shù)目前主流為PCIe,也包括長尾市場SATA、SAS等;成品環(huán)節(jié)主要涉及企業(yè)級SSD設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷售。

由于閃存廠商在NAND Flash顆粒領(lǐng)域掌握極高話語權(quán),它們在企業(yè)級SSD市場占據(jù)主導(dǎo)地位。

全球市場調(diào)研機(jī)構(gòu)TrendForce集邦咨詢最新數(shù)據(jù)顯示,今年第二季度全球原廠企業(yè)級SSD品牌營收排名前五依次為三星、SK集團(tuán)(包括SK海力士與Solidigm)、美光科技、鎧俠與西部數(shù)據(jù),五家原廠營收共計(jì)達(dá)到57.38億美元,環(huán)比成長52.7%。

與此同時,國內(nèi)企業(yè)級SSD廠商也憑借技術(shù)創(chuàng)新與市場積累,近年顯著成長,在企業(yè)級SSD產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)中,皆有典型代表廠商。

圖片來源:全球半導(dǎo)體觀察制表

長江存儲是國內(nèi)閃存顆粒原廠,閃存顆粒類型包括TLC、QLC等。同時,長江存儲也有推出企業(yè)級SSD產(chǎn)品。2022年7月25日,長江存儲推出首款企業(yè)級PCIe 4.0 NVMe固態(tài)硬盤PE310系列,正式進(jìn)入高端企業(yè)級固態(tài)硬盤市場。該產(chǎn)品是繼消費(fèi)級固態(tài)硬盤、嵌入式存儲器之后,長江存儲在存儲系統(tǒng)解決方案領(lǐng)域的重要布局。

同時,不少企業(yè)聚焦主控芯片與成品兩大環(huán)節(jié),代表廠商包括大普微、得瑞領(lǐng)新、憶聯(lián)、澤石科技、芯盛智能等。

此外,亦有部分廠商主攻專一賽道,如新晉入局者平頭哥于2023年11月發(fā)布企業(yè)級SSD主控芯片,正式進(jìn)軍企業(yè)級存儲市場。再比如憶芯科技、英韌科技,兩家雖然也有相關(guān)SSD成品,但目前主攻領(lǐng)域還是企業(yè)級SSD主控芯片。

憶恒創(chuàng)源、紫光閃芯、海普存儲等廠商則瞄準(zhǔn)企業(yè)級SSD成品領(lǐng)域,其中紫光閃芯是新紫光集團(tuán)今年才成立的企業(yè),其發(fā)布的“紫光閃存”品牌企業(yè)級固態(tài)硬盤產(chǎn)品系列覆蓋數(shù)據(jù)中心、人工智能、邊緣計(jì)算等應(yīng)用場景。

企業(yè)級SSD競爭激烈,國內(nèi)廠商在比拼什么?

AI浪潮催生海量數(shù)據(jù)存儲與計(jì)算需求,也對存儲市場提出了高性能、低成本、低功耗與高可靠性等要求,國內(nèi)企業(yè)級SSD廠商技術(shù)比拼一觸即發(fā)。

01、閃存顆粒:拼QLC

相較于SLC、MLC與TLC技術(shù),QLC技術(shù)在相同物理空間內(nèi)可以存儲更多的數(shù)據(jù),從而滿足大數(shù)據(jù)云存儲等應(yīng)用場景對高存儲容量的需求,目前,已知的企業(yè)級SSD最大容量為61.44TB,未來還將推出128TB超大容量,皆采用QLC技術(shù)。

性能方面,雖然QLC的寫入性能可能不及SLC或MLC,但QLC讀取性能優(yōu)秀,而對于大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心和企業(yè)級應(yīng)用而言,讀取性能才是關(guān)鍵。

另外,與HDD比較,QLC同樣在性能、容量與密度等方面具備優(yōu)勢。

基于上述特性,QLC SSD在企業(yè)級存儲領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色。

國內(nèi)廠商方面,憑借創(chuàng)新的晶棧?Xtacking?技術(shù),長江存儲推出的新一代企業(yè)級QLC顆粒,可滿足服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心對存儲容量和性能的高標(biāo)準(zhǔn)要求。目前,多款國內(nèi)企業(yè)級SSD采用了長江存儲QLC閃存顆粒。

02、主控芯片:拼PCIe 5.0

PCIe 5.0標(biāo)準(zhǔn)于2019年由PCI-SIG推出,相較于PCIe 4.0,其傳輸速度翻倍,從而得以更快速處理大量數(shù)據(jù),提高整體性能,這為企業(yè)級SSD提供了更為廣闊的發(fā)展空間。

隨著PCIe 5.0標(biāo)準(zhǔn)不斷普及,多家主控芯片廠商推出了符合該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,國內(nèi)廠商也不例外。

大普微自研PCIe5.0主控芯片DP800已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),支持大容量企業(yè)級SSD的部署,能夠滿足數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等場景對海量數(shù)據(jù)存儲的需求。今年2月,大普微基于DP800打造的企業(yè)級SSD Roealsen?R6通過了PCI-SIG Gen5 32Gbps兼容性認(rèn)證測試。

2023年11月,平頭哥推出了鎮(zhèn)岳510高性能企業(yè)級SSD主控芯片,率先在阿里云數(shù)據(jù)中心部署,該款產(chǎn)品IO處理能力達(dá)到3400K IOPS,數(shù)據(jù)帶寬達(dá)到14GByte/s,能效比達(dá)到420K IOPS/Watt。該芯片采用自研芯片固件架構(gòu),通過軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)性能突破。

2024年9月,憶恒創(chuàng)源發(fā)布旗下首款全國產(chǎn)PCIe 5.0企業(yè)級NVMe SSD PBlaze7 7A40系列,產(chǎn)品基于平頭哥鎮(zhèn)岳510芯片打造,產(chǎn)品性能和能效比大幅提升,實(shí)現(xiàn)4K隨機(jī)寫100萬IOPS的突破,可應(yīng)用于AI、數(shù)據(jù)庫、云計(jì)算等領(lǐng)域。

憶芯科技推出了STAR1500和STAR1516系列PCIe 5.0 SSD主控芯片。STAR1500采用8核64位RISC-V多核處理器架構(gòu),順序讀性能高達(dá)14.4GB/s;而STAR1516則面向高性能企業(yè)級市場,支持極致的延遲性能與實(shí)時數(shù)據(jù)加解密功能。

英韌科技推出了YRS900和YRS820等PCIe 5.0 SSD主控芯片。YRS900是首款量產(chǎn)的PCIe 5.0企業(yè)級國產(chǎn)主控,采用RISC-V架構(gòu),順序讀取速度達(dá)14GB/s,順序?qū)懭胨俣冗_(dá)12GB/s。YRS820則面向高端消費(fèi)級市場,內(nèi)置AI智能數(shù)據(jù)加速設(shè)計(jì)。

今年憶聯(lián)推出其首款PCIe Gen5 ESSD:UH812a/UH832a,面向數(shù)據(jù)中心混合業(yè)務(wù)、云計(jì)算、AI等對性能要求極高的應(yīng)用場景,能夠提供高帶寬、低延遲解決方案。相較于上一代產(chǎn)品,UH812a/UH832a實(shí)現(xiàn)了2倍數(shù)據(jù)吞吐效率,順序讀寫性能高達(dá)14500MB/s,隨機(jī)讀寫性能高達(dá)3400K IOPS,能夠?yàn)锳I訓(xùn)練和推理提供強(qiáng)勁性能保障,容量點(diǎn)覆蓋1.6-15.36TB。

此外,澤石科技正在研發(fā)PCIe 5.0主控芯片“盤古”,將應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、AI、云計(jì)算、游戲電競和個人電腦等領(lǐng)域。作為全新一代澤石科技自主研發(fā)的國產(chǎn)主控芯片,“盤古”支持NVMe2.0協(xié)議,閃存顆粒支持TLC/QLC,最高容量可達(dá)32TB,順序讀/寫性能高達(dá)14GB/s,隨機(jī)讀/寫性能高達(dá)1.5M IOPS。

03、其他:拼優(yōu)化

國內(nèi)企業(yè)級SSD廠商眾多,市場競爭激烈,如何在競爭中脫穎而出?拿到優(yōu)質(zhì)閃存顆粒、主控芯片等硬件還不夠,廠商需要對這些硬件進(jìn)行集成與優(yōu)化,通過創(chuàng)新技術(shù),以保證產(chǎn)品性能與可靠性,并與同類產(chǎn)品形成差異化競爭。

比如大普微,該公司在國內(nèi)最早推出QLC企業(yè)級SSD——J5000系列,容量為15.36TB,今年9月大普微又發(fā)布了J5060 QLC SSD系列,最高容量到達(dá)了61.44TB。

大普微介紹,隨著容量提升,SSD故障恢復(fù)時間會變長,給數(shù)據(jù)遷移和恢復(fù)帶來巨大挑戰(zhàn)。為了保證在大容量盤上不出問題,必須進(jìn)行大量的可靠性設(shè)計(jì),包括新的巡檢、修復(fù)機(jī)制、ECC算法等,以降低故障率并確保數(shù)據(jù)安全。針對大容量QLC SSD,大普微還提供了一系列技術(shù)方案來發(fā)揮QLC介質(zhì)最佳性能。

憶恒創(chuàng)源推出的自主統(tǒng)一架構(gòu)平臺MUFP,通過將不同的主控芯片抽象為具有一定共性的虛擬層,并在其基礎(chǔ)上添加自主固件服務(wù)層,為管理算法、閃存算法、調(diào)度算法、垃圾回收算法等固件功能提供支撐。其模塊化的功能設(shè)計(jì)配合主控芯片的多核架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了SSD性能與功能的靈活擴(kuò)展。

憶聯(lián)公司近期也對外展示了其在SSD安全性與可靠性做出的努力。憶聯(lián)與國內(nèi)知名實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合展開了中子試驗(yàn),通過模擬高輻射環(huán)境,驗(yàn)證了企業(yè)級SSD在極端環(huán)境下的可靠性。同時,針對業(yè)界產(chǎn)品普遍存在的生命周期末期性能不佳的痛點(diǎn),憶聯(lián)通過智能多流、智能GC等創(chuàng)新技術(shù),加之多項(xiàng)典型業(yè)務(wù)場景下的穩(wěn)定性測試,將PCIe Gen5 ESSD產(chǎn)品全生命周期內(nèi)性能浮動控制在5%以內(nèi),幫助客戶實(shí)現(xiàn)全生命周期的一致性體驗(yàn)。

結(jié) 語

AI浪潮帶來的發(fā)展機(jī)會與技術(shù)挑戰(zhàn)仍在繼續(xù),這也意味著國內(nèi)企業(yè)級SSD廠商的比拼仍舊看點(diǎn)十足。未來廠商如何抓住機(jī)遇并應(yīng)對挑戰(zhàn),值得期待!

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