Solidigm展示新一代介质，并分享优化存储解决方案心得

2023年3月23日，Solidigm携最新NAND闪存解决方案亮相2023中国闪存市场峰会（CFMS 2023）。

本届峰会以“探讨未知·探索未来”为主题，汇聚业界众多领先的存储产业链及终端应用企业，共话存储技术热点及行业发展趋势，探索存储技术如何构建科技美好未来。

Solidigm亚太区销售总监倪锦峰先生出席会议并发表题为《构建固态存储新范式》的演讲，解析Solidigm成立以来的技术探索与实践成果，并同与会嘉宾分享了固态存储技术创新的趋势，以及行业存储解决方案部署的经验。

倪锦峰先生于CFMS 2023的演讲全文如下：

放眼全球，我们无时无刻不在创建数据、存储数据、使用数据；比如快速发展的智能汽车被称为轮子上的计算机，它可能会包含约1400多个半导体器件来控制安全气囊、引擎、制动等，这些半导体器件会产生海量的数据，需要更高速的存储，以帮助提升智能决策的效率。

大数据、人工智能、数据创新等数字技术越来越深入生产生活的方方面面，个人层面的衣食住行，社会层面的智慧政府、智慧交通、智慧医疗、智慧教育等都受益于数字技术的快速发展。在中国，数据存储已成为“新基建”和“东数西算”的重要部分，而元宇宙，ChatGPT以及百度最新发布的文心一言等也正成为当前的一大热点，激发大家对未来数字世界的无限遐想。

Solidigm公司成立于2021年，继承了英特尔的传统并结合SK海力士全球业务规模，将彻底改变数据存储的未来。而我们的核心目标也正是：成为固态存储领域的领先供应商，激发数据无限潜能，推动人类发展进步。Solidigm是Solid和Paradigm两个词的组合，是一家新公司，但她的历史和遗产跨越了数十年。Solidigm为企业、云和客户端设计、制造和销售广泛的SSD产品组合。

我们是SK海力士和英特尔两家杰出公司的SSD创新相结合的结晶。我们的创新跨越多种技术，包括Floating Gate和Charge Trap技术以及TLC、QLC等。Solidigm总部位于美国加州的圣何塞，我们的全球业务涵盖20多个制造设施、设计中心和区域办事处，我们是一家真正拥有广泛客户群体的全球性公司。我们也秉持在中国、为中国的理念，一直持续在中国的投入，涵盖研发、生产、销售、运营、技术支持等诸多职能，以更好地支持中国快速增长的闪存需求。

我们的数据存储解决方案拥有多层创新，它们之间相辅相成。基础层是NAND 元件——基于两种技术：Floating Gate和Charge Trap，我们在业内具有独特的优势，能够为行业提供更为广泛的产品组合。然后是SoC，即通常所说的主控，以及硬件层，包含信号、功耗等独特设计，还有整体SSD的独特外形。

正在逐步在数据中心中普及的EDSFF（Enterprise & Data Center SSD Form Factor）即源于英特尔的 ruler form factor，可显著提高数据中心的可管理性、可维护性和散热控制。硬件层之上是固件层和软件层，它们可以根据客户的实际工作负载进行调优，满足高度定制与个性化需求。下面我们看看如何应用这些创新层，以高效运行数据中心和云工作负载。

Solidigm植根于英特尔和SK Hynix，SK集团的支持使我们能够推动独特NAND技术组合的创新步伐。结合Charge Trap的性能和Floating Gate的容量优势，我们将能够服务于从高性能企业级SSD到近线硬盘替换的所有可能应用，我们期望在未来看到Charge Trap和Floating Gate NAND之间的强大协同作用。

很高兴在这里向大家介绍我们基于Floating Gate技术的第四代QLC NAND，堆叠192层，单芯片密度达到1.3Tera Bit。相比于第一代64L QLC NAND，其Program速度提升2.5倍，随机读性能提升5倍，读延迟降低1.5倍。

大家很快会看到一系列基于192L QLC NAND的SSD产品面市，这些新产品也会搭配E1.L、U.2、E3.s等诸多接口外形。

此外，我也想正式介绍一下世界上第一款PLC NAND（Penta Level Cell NAND）, 即5 bits per cell。相比于192L QLC NAND，其容量密度提升25%。针对大家对PLC在数据维持能力等方面的担忧，我们特此分享早期样品的实测数据。如图所示，一千次program/erase后经历高温烘烤验证，其展示的数据维持能力可以达到与QLC产品相同的级别。

PLC提供更高的密度、更低的成本，为将来的新一轮HDD替换打下坚实的基础。我们提到3D NAND密度提升和成本下降，大家往往会专注于不断提升堆叠层数，但随着层数增加，其收益会不断收敛，此外工厂生产周期、良率控制等都是不小的挑战，而PLC则给行业带来不同维度的创新。

Solidigm的NAND Flash也支持一芯多模，即同一芯片支持多种模式，可以根据客户实际使用环境和性能需求而采用不同的配置。这将大大提升方案多样性并简化方案开发，而对我们来说也将极大帮助SKU管理和库存精简。我们已经在消费级产品里面加以实现，如现有的P41 Plus产品即拥有dynamic SLC caching。

对于企业级SSD应用来说，其workload更加多样化，更加发散，因此我们希望与客户和行业伙伴一起深入合作，了解工作负载，并加以优化和提炼，然后提供最佳的fast media/slow media组合搭配，以最大化地发挥一芯多模的潜能。

我们再来看一下围绕工作负载的创新。我们平常熟知的性能指标往往是所谓的 “四角”性能——顺序读取、顺序写入、随机读取和随机写入，然而真实世界的工作负载通常位于四者之间。Solidigm精心构建和设计产品，致力于提高性能和响应能力，更好地满足现实情况的需求，而不是一刀切式的解决方案。

随着IT环境的变化，云和企业工作负载正在发生变化和细分，需要能够针对每个独特的工作负载进行优化，而得益于过去十数年在数据中心行业的深耕，我们在此方面拥有独特的领先优势。这些优势最初是作为英特尔的一部分，在Solidigm得以很好地继承和发扬。

Solidigm的一些架构创新包括：

1.独立多平面读取操作（IMPRO，independent multi-plane read operation）：在同一芯片内引入多个读取操作，将小数据块随机读取速度提高到2倍。

2.TRIM过程中降低对IO的影响-智能日志将TRIM推到后台，以释放前台主机IO的资源。

3.介质辅助QoS：为现实的工作负载和QD而增强了的渐进的挂起操作。

4.CPU/传输缓冲区利用率和优化的碎片整理：优化的CPU、缓冲区利用率和碎片整理效率提供业界领先的随机写入IOPS和QoS响应。

5.更大传输数据块的快速读取：实现高达16KB的快速读取，加速了混合读/写云和企业工作负载。

之前提到了新基建和东数西算，其中数据存储是很重要的一环。高效、智能、安全、绿色既是“东数西算”对存储市场提出的要求，也是存储未来发展的趋势。但我们今天的数据中心存储模式很多是不可持续的。

基于估计和一般行业共识，大约85～90%的数据中心存储依然在机械硬盘上，消耗更多空间、更多电力，并需要更多冷却。另据统计，2019年全球产生了超过5300万吨的电子垃圾，是金门大桥重量的130多倍。而云数据中心，承载了全球近一半的数字存储需求，它们每3～5年会汰换旧存储硬盘并进行粉碎处理，这样算下来每年有超过2200万个存储硬盘需要处理。

显而易见，在更少的空间中存储更多数据，可以帮助获得广泛的可持续性好处！高密度存储可以减少数据中心占地面积，减少电源/冷却消耗，最大限度地减少报废处理。此外，我们作为制造商的责任：从研发、生产、客户方案开发等诸多环节最大限度地减少我们的碳足迹。

QLC和即将到来的PLC SSD以其高密度、低成本、高可靠、低功耗等特点，能为绿色的东数西算贡献一份力量。从2018年推出第一款QLC SSD到现在已经有4年多了，QLC技术和产品在质量、可靠性、寿命等诸多方面得到广泛的验证，也在消费级和企业级应用崭露头角。

QLC SSD已为主流工作负载做好了准备。

首先，技术和产品本身已经演进并规模部署了三代，我们第四代192L的产品也会很快面市，行业友商们的技术、产品也在不断成熟；第二，多年经验证明，现实世界中的很多工作负载，其实际需要的SSD寿命远小于预期，大约99%的系统中其SSD的实际寿命损耗最多15%，因此，QLC SSD拥有足够的寿命来适应绝大部分现实工作负载；第三，大家特别关心的性能，在读性能层面，QLC SSD和入门级TLC SSD相当，而在随机写性能方面，依然有较多差距，因此需要把QLC应用到读密集型工作负载，或者针对写密集场景进行应用创新，把工作负载顺序化，这样的工作在大型互联网公司和行业领先的存储方案提供商等已经开展了好多年；第四也是最重要的，即QLC SSD在CDN、Cloud DVR、HPC/AI、对象存储等行业典型工作场景得到了广泛的部署和价值证明。

此外，在QLC SSD架构层面，我们也提供了多样化选择，以加速QLC的广泛部署。我们的QLC SSD有两大类别：一是Essential Endurance，4KB IU（indirection unit，间接单元），客户可以不做应用修改而直接使用，替代一部分入门TLC SSD。

另一个是Value Endurance，64KB IU，其IU更大，相应的成本会更低，对于大块写入，可以不做修改而直接进行；而对于非64KB对齐的写入，则需要写入整理（Write Shaping），以提升写入效率，降低写放大。我们与英特尔合作，以QLC搭配CSAL软件方案，即Cloud Storage Acceleration Layer，为一些大型云计算服务提供商提供低延迟、高IO，高吞吐和高性价比的本地存储解决方案。

我们也很愿意把多年来的研究总结分享给大家，需要快速访问大量数据集的读取密集型工作负载是QLC NAND SSD的理想选择。图中纵坐标是工作负载块大小范围，横坐标是读写混合比例。可以看到，CDN、大数据、HCI等大文件块、读密集型工作负载，非常适合Value Endurance QLC；而AI、机器学习、OLTP等小文件快读密集型工作负载，则需要进行必要的写入整理，整合成大块写入来更好地利用QLC特性，或者干脆使用4KB IU的Essential Endurance级别的QLC SSD。

我2008年刚从事SSD工作的时候，存储硬件是远远落后于软件需求，即软件或者应用在等硬件；而经过十多年的发展，硬件技术的演进已经跑在了软件和应用前面，行业需要革命性的软件和应用创新来充分发挥硬件的潜力，并促进良性的创新循环。除了之前提到的大型互联网客户，诸多云计算客户、企业级客户、OEM/ODM、创新存储方案提供商，如Lightbits、PLiOPS、VAST Data等都围绕着QLC技术来加速软件和应用层面的创新。

我希望今天的演讲已经展示了如何将50多年的NAND创新、工作负载的深入理解以及数据中心的深入耕耘融入到SSD产品设计和架构中，以提供优化的真实性能、业界领先的优化存储解决方案。如果您想了解有关Solidigm、我们的产品或解决方案的更多信息，请访问Solidigmtechnology.cn。

未经允许不得转载：DOIT » Solidigm展示新一代介质，并分享优化存储解决方案心得