隨著AI應(yīng)用的興起，對(duì)于數(shù)據(jù)中心提出了更高的要求。而作為數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和流轉(zhuǎn)部件，SSD也面臨著一系列新的挑戰(zhàn)。

首先，GPU直接存儲(chǔ)的能力變得愈發(fā)重要。數(shù)據(jù)中心SSD的一個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)是更大的NAND裸片密度，這有助于推動(dòng)更大容量的SSD，使系統(tǒng)構(gòu)建者能夠設(shè)計(jì)更多的服務(wù)器，以便擁有更大的容量或?qū)⒏嗟腉PU或CPU放入服務(wù)器中。

另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是效率，即每瓦性能。高盛公司在2024年5月發(fā)布的一份報(bào)告中指出，目前每次ChatGPT查詢所需的電力約為2.9瓦時(shí)，而一次普通的Google搜索僅需0.3瓦時(shí)。這顯示出AI應(yīng)用的電力消耗相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算任務(wù)的巨大增長(zhǎng)。人工智能（AI）將導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的電力需求大幅增加。預(yù)計(jì)到2030年，數(shù)據(jù)中心的電力需求將增長(zhǎng)160%，從目前的占全球總電力需求的1-2%上升到3-4%。這一增長(zhǎng)將對(duì)全球電力需求產(chǎn)生重大影響，并可能導(dǎo)致碳排放量的顯著增加。

另外，AI工作負(fù)載產(chǎn)生了巨大的數(shù)據(jù)流量，要求數(shù)據(jù)中心具備卓越的性能和擴(kuò)展能力。現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心需要具備高性能、低延遲和易于擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以滿足最苛刻的AI應(yīng)用需求。此外，從使用壽命的角度來(lái)看，對(duì)于數(shù)據(jù)中心客戶而言擁有一個(gè)適用于多代的通用架構(gòu)非常重要，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心規(guī)模龐大，而且SSD的合格認(rèn)證既昂貴又耗時(shí)。

今日的AI數(shù)據(jù)中心SSD，必須要具備更高的帶寬、更低的延遲、更低的功耗、并適應(yīng)更易拓展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。美光最新發(fā)布的首款支持PCIe5.0的數(shù)據(jù)中心SSD——美光9550 SSD。據(jù)悉這是一款業(yè)界性能領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心SSD，將提供E3.S（1T）的7.5mm版本，以及U.2版本（又稱2.5英寸、15mm版本）和E1.S的15mm版本，滿足客戶對(duì)不同規(guī)格的需求。

美光9550 SSD：性能領(lǐng)先的PCIe5.0 SSD，性能與效率的結(jié)合

據(jù)美光存儲(chǔ)事業(yè)部產(chǎn)品管理總監(jiān)Bill Bollengier介紹，9550 SSD搭載了美光最新款控制器，該控制器基于美光自有的架構(gòu)，成為其核心的新組件。除了采用美光自主研發(fā)的控制器和G8 NAND閃存外，9550 SSD還配備了美光DRAM，并使用了美光設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的固件。該產(chǎn)品在新加坡和馬來(lái)西亞的工廠生產(chǎn)，從設(shè)計(jì)到制造全程由美光自主完成。此外，它還包含了SSD中常見(jiàn)的所有保護(hù)和安全功能，支持所有最新的行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)。美光還提供站點(diǎn)證書(shū)等功能，為需要的客戶提供額外的安全保障層。

據(jù)悉，美光 9550 SSD 在順序讀取、順序?qū)懭?、隨機(jī)讀取和隨機(jī)寫(xiě)入這四大關(guān)鍵性能指標(biāo)上表現(xiàn)優(yōu)異。尤其在順序讀取、隨機(jī)讀取和隨機(jī)寫(xiě)入方面，9550 SSD 展現(xiàn)了卓越的速度。和其他PCIe5.0的競(jìng)品比較，美光9550 SSD在順序讀吞吐量上和競(jìng)品表現(xiàn)一致，均為14.0GB/s；但在順序?qū)懲掏铝可细叱龈?jìng)品67%，達(dá)到了10.0GB/s。在隨機(jī)吞吐量上高出35%，達(dá)到了3,300 KIOPS，隨機(jī)寫(xiě)吞吐量上高出33%，達(dá)到了400 KIOPS。

9550 SSD 還針對(duì)各種 AI 工作負(fù)載進(jìn)行了優(yōu)化，特別是在 NVIDIA H100 GPU 平臺(tái)上表現(xiàn)出色。該優(yōu)化基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）工作負(fù)載，利用大加速器內(nèi)存（BaM）和 GPU 直連存儲(chǔ)（GIDS）技術(shù)，使其在 GNN 工作負(fù)載測(cè)試中不論是性能、速度還是功耗等方面都實(shí)現(xiàn)了比競(jìng)品更好的表現(xiàn)：在負(fù)載加載速度上比同類產(chǎn)品快了33%，僅需2.7s（采樣時(shí)間）+ 1.4s（特征聚合時(shí)間）+ 18.3s（訓(xùn)練時(shí)間）。在性能表現(xiàn)上比同類產(chǎn)品高了60%，達(dá)到了11.9GB/s。在SSD總能耗方面比同類產(chǎn)品減少了43%，僅為16.6W，消耗371J。在整體數(shù)據(jù)中心能源消耗方面比競(jìng)品低了29%，僅消耗15KJ。

美光2650NVMe SSD：最新G9 TLC NAND量產(chǎn)， 3.6 GB/s數(shù)據(jù)傳輸速率

對(duì)于NAND閃存而言，堆疊層數(shù)的增加具有重要意義。首先，它能顯著提高存儲(chǔ)密度，使相同物理面積上可以集成更多存儲(chǔ)單元，從而提升存儲(chǔ)容量。其次，通過(guò)增加堆疊層數(shù)，生產(chǎn)成本可以降低，使高容量閃存更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。此外，堆疊層數(shù)的增加還能改進(jìn)整體性能，通過(guò)更高效的數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)方式提高讀取和寫(xiě)入速度。同時(shí)，3D NAND技術(shù)使得每個(gè)存儲(chǔ)單元的物理尺寸保持較大，提高了閃存的耐用性和可靠性，并減少了電干擾，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)保持能力。最后，隨著堆疊層數(shù)的增加，每單位存儲(chǔ)容量的能耗也會(huì)降低，這使得3D NAND在存儲(chǔ)器市場(chǎng)中具有重要的地位。

作為3D NAND技術(shù)領(lǐng)先廠商之一，美光近日宣布最新的276層G9 TLC NAND量產(chǎn)，搭載G9 NAND的首個(gè)產(chǎn)品型號(hào)為2650NVMe SSD，可以達(dá)到3.6 GB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

據(jù)美光存儲(chǔ)事業(yè)部 NAND 產(chǎn)品生命周期管理及應(yīng)用工程總監(jiān)Daniel Loughmiller介紹，G9 NAND 技術(shù)憑借卓越的 NAND 輸入/輸出（I/O）速率，能夠滿足數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載的高吞吐需求，其數(shù)據(jù)傳輸速率比當(dāng)前 SSD 中的 NAND 技術(shù)快 50%。在帶寬方面，與市場(chǎng)上現(xiàn)有的同類 NAND 解決方案相比，美光 G9 NAND 的每顆芯片寫(xiě)入帶寬和讀取帶寬分別高出 99% 和 88%。這些優(yōu)勢(shì)共同提升了 SSD 和嵌入式 NAND 解決方案的性能與能效。

美光G7 NAND有176層，G8 NAND增加到了232層，而最新的G9 NAND達(dá)到了276層。更多的的堆棧層數(shù)帶來(lái)了存儲(chǔ)密度的增益和更小封裝實(shí)現(xiàn)。據(jù)悉，G9 NAND 的密度提高了 73%，并且封裝尺寸更小，端口面積比其他產(chǎn)品小 28%。這種設(shè)計(jì)使得 G9 NAND 適用于多個(gè)領(lǐng)域，包括數(shù)據(jù)中心和客戶端 SSD?？蛻舳?SSD 也是 G9 TLC NAND 首次出貨的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，G9 NAND 還將進(jìn)入汽車和嵌入式應(yīng)用以及移動(dòng)應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

作為美光首款支持PCIe5.0的SSD，美光9550 SSD為AI數(shù)據(jù)中心而生，能夠助力AI應(yīng)用加速發(fā)展。而2650NVMe SSD作為美光276層G9 TLC NAND技術(shù)的首款量產(chǎn)產(chǎn)品，將以3.6 GB/s數(shù)據(jù)傳輸速率實(shí)現(xiàn)汽車等各類嵌入式應(yīng)用賦能，加速邊緣計(jì)算應(yīng)用發(fā)展。
Bill Bollengier表示，PCIe 5.0正處于過(guò)渡階段，預(yù)計(jì)將成為數(shù)據(jù)中心消耗的最大部分，這一過(guò)程大約需要3到4年。
Daniel Loughmiller表示，隨著層數(shù)的增加，層數(shù)的重要性越來(lái)越低，而真正成為美光關(guān)注焦點(diǎn)的是其他因素。美光目前正在研究多項(xiàng)前沿技術(shù)，并預(yù)計(jì)層數(shù)將繼續(xù)增加。QLC技術(shù)是美光領(lǐng)先的領(lǐng)域，美光將持續(xù)將QLC作為優(yōu)先發(fā)展方向。