三星探討存儲產(chǎn)業(yè)前瞻性技術，洞察全球存儲市場先機

在CFMS2023中國閃存市場峰會上，三星副總裁、NAND產(chǎn)品企劃組總經(jīng)理Kyungryun Kim(金經(jīng)綸)先生，以《閃存再進化 邁向新紀元》為主題發(fā)表了重要演講，揭示了三星對存儲產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的深度思考，以及三星基于這些思考進行了哪些前瞻性布局。

三星：2030年全球人均將擁有10個聯(lián)網(wǎng)智能設備，元宇宙、自動駕駛和機器人增速可觀

近年來全球發(fā)生的巨大變化，推動了智能設備和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，迎來信息數(shù)據(jù)爆炸式增長，世界正在進入一個超現(xiàn)實、超連接的全新時代。在這個智能網(wǎng)絡系統(tǒng)中，智能終端通過高速網(wǎng)絡互相連接。三星表示，過去十年間，接入網(wǎng)絡的設備數(shù)量以每年15%的增速快速增長。那么到2030年，全球大約會有760億個電子設備會通過超連接的方式互聯(lián)，這意味著全球每人將擁有大約10個聯(lián)網(wǎng)智能設備，而發(fā)達國家這一數(shù)字將會更高。三星預計三大新領域：元宇宙、自動駕駛和機器人的增速將十分可觀，年化增長分別為67%、31%和35%。不僅萬物互聯(lián)將在新領域中延續(xù)下去，互聯(lián)設備還將產(chǎn)生海量的信息數(shù)據(jù)，由去年的79ZB提升到2025年的181ZB。

三星基于深度思考，布局高能效、智能化的SSD存儲解決方案

那么在數(shù)據(jù)信息快速增長的背景下，為了保障各地數(shù)據(jù)中心的正常運營，全球需要消耗龐大的電能和土地資源，因此如何使得數(shù)據(jù)中心的運營更加低碳環(huán)保，是人類共同體需要共同面對的問題。三星基于這些思考，正在提供節(jié)能高效高容量的閃存解決方案，使得存儲更加智能的同時，能效表現(xiàn)更優(yōu)異。

譬如三星PM1743作為PCIe Gen5固態(tài)硬盤，相較前一代三星SSD，運行速度快兩倍，能效提高40%。重要的是，PM1743采用了Telemetry(遙測技術)和Tenant isolation(租戶隔離技術)，增強了SSD自我監(jiān)測的能力和新一代的安全特性。改進后更智能的SSD，提高了存儲系統(tǒng)的整體性能，并大大降低運營成本。PM1743已經(jīng)在英特爾和AMD運行的主要PCIe Gen5平臺上進行了兼容性驗證。另外，三星的SAS 24G產(chǎn)品性能約是前一代12G的兩倍，能效也顯著提高了31%。

三星為了應對快速增長的AI/ML工作負載，還推出基于CXL協(xié)議的”Memory- Semantic SSD”，其隨機讀取性能比傳統(tǒng)SSD提高20倍。針對小型資料區(qū)塊的讀寫速度，可以允許對存儲在NAND中的數(shù)據(jù)進行小單元的訪問。需要注意的是，大多數(shù)AI工作負載時，傳輸數(shù)據(jù)使用的是64B或128B的小數(shù)據(jù)，而大多數(shù)SSD使用4KB進行讀寫，這對于機器學習應用程序而言顯然是浪費的。為了解決這個問題，”Memory- Semantic SSD”內(nèi)置內(nèi)存作為緩存，支持通過訪問內(nèi)存的方式在存儲設備上讀寫數(shù)據(jù)。

三星移動端UFS4.0已量產(chǎn)，1mm 規(guī)格下封裝 1Tb 超大容量

三星的移動端UFS4.0已量產(chǎn)，UFS4.0 不僅性能堪比 PCle 4.0，而且更重要的是能效將更加可觀。減少30%的能量消耗的同時，UFS4.0只用1毫米的超薄規(guī)格，就能封裝驚人的1Tb 超大容量，這些改進將使得 UFS4.0改變移動領域。

三星認為，3D NAND的物理縮放技術、邏輯縮放技術和封裝技術正在發(fā)生變化

三星表示，目前基于3D NAND數(shù)據(jù)存儲能力正在不斷提高，這種演變發(fā)生在三個細分的技術領域：物理縮放技術、邏輯縮放技術和封裝技術。

首先是物理縮放技術如橫向或垂直收縮，減少單位存儲單元的大小，用于提高性能和降低成本。其中包括垂直堆疊技術，添加更多WL堆棧，從而增加內(nèi)存單元的數(shù)量。以及Cell on Peri技術，簡稱COP，通過把外圍電路放在存儲單元下面，減少硅面積從而增加存儲密度。

其次是邏輯伸縮技術，例如QLC技術使得每個單元存儲4位，相比TLC存儲密度提高33%，以便SSD可以保存更多的數(shù)據(jù)，保持輕便緊湊并節(jié)省成本。

封裝技術也是不容忽視的關鍵技術，這是開發(fā)高容量產(chǎn)品的關鍵，三星已經(jīng)有能力批量生產(chǎn)32Die堆疊封裝。三星表示，通過這三大技術不斷探索高容量SSD，預計未來十年單顆SSD的容量可高達1PB。

三星正在準備更強大的第二代智能SSD

毫無疑問，三星正在追求更高的智能化，三星表示最近正在大量生產(chǎn)的8TB和16TB的大容量產(chǎn)品，支持Tenant共享。目前，主機使用虛擬化成來調(diào)度每個用戶的作業(yè)，以保證獨立QoS服務質量，而這相當于在消耗主機的計算資源。而在三星PM1743上，硬件支持多Tenant功能，可為每個Tenant提供隔離技術，就像每個Tenant都有一個獨立的SSD。通過這一技術，三星SSD有效節(jié)約了主機的計算資源。為了應對數(shù)據(jù)量的爆炸性增長，三星還在持續(xù)開發(fā)“近數(shù)據(jù)處理(Near data Processing)”技術，以便在更近更快地處理數(shù)據(jù)。

三星表示，自2018年進行智能SSD的共同開發(fā)，并于去年開始量產(chǎn)，今年正與合作伙伴一起準備更強大的第二代智能SSD，支持PCIe 4.0和FPGA。FPGA包含了Arm核，可以通過軟件實現(xiàn)加速功能。通過這一點，三星確認了SCAN的性能比只使用CPU的傳統(tǒng)方法提高了6倍。而智能SSD的到來，將為三星的客戶帶來新功能，幫助客戶降低運營成本。

三星研究如何使QLC產(chǎn)品獲得TLC體驗：將熱數(shù)據(jù)在SLC和TLC中處理，冷數(shù)據(jù)在QLC中處理

三星還預計QLC技術將繼續(xù)發(fā)展，為了迎接QLC的崛起，三星正在積極進行研究和開發(fā)，并推出QLC產(chǎn)品。其中一個研究領域，涉及智能存內(nèi)分層，三星研究將熱數(shù)據(jù)在SLC或TLC中處理，而冷數(shù)據(jù)在QLC中處理。通過這種無縫集成技術，使三星的QLC產(chǎn)品能夠以QLC的容量提供TLC的用戶體驗。三星相信，更智能的用法將使QLC技術成為主流。

同時，三星呼吁新技術需要與存儲生態(tài)系統(tǒng)緊密結合，需要產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)互相合作。三星也正努力與更多合作伙伴建立存儲標準，一同加快這一生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展建設，一同見證超連接世界中閃存帶來的創(chuàng)新應用。