数据中心NVMe SSD进入PCle5.0阶段

　　当PCle4.0产品正战得酣畅淋漓，属于下一个时代的PCle5.0悄然走来。从去年下半年开始，除了一些国际大厂纷纷推出新品，以宝存科技为代表的国内SSD厂商也在紧跟趋势，部署下一个赛道。

　　SSD固态硬盘会取代HDD机械盘吗?

　　IDC数据显示，2021 年企业级固态硬盘的全球营收，已经达到传统机械硬盘的 1.3 倍。那么，SSD固态硬盘和HDD机械硬盘是怎样一种关系，未来走向如何?

▲宝存科技产品研发副总 姜海

　　宝存科技产品研发副总姜海，给出了自己的判断!他认为：“在数据中心里，HDD机械硬盘短期内还有成本优势，但随着SSD的成本进一步降低，HDD机械硬盘最后的份额会越来越小， 但HDD机械硬盘可能很长一段时间都不会消失，就像现在的磁带依然还有一定的份额，但市场空间会遭遇SSD固态硬盘的强势碾压。

　　下一代SSD即将面世

　　今年四月份，宝存科技的PCle NVMe Gen4 SP4E/SP4X系列固态硬盘开始实现量产，借助母公司慧荣科技的SM8266主控方案，搭载16通道，可释放PCle总线进化到Gen4的更高速性能，解决更多IO瓶颈。PCle NVMe Gen4固态硬盘，采用了存科技独有的性能优化算法固件，能更好地满足企业级存储所需要的高读取IOPs、低延迟与高耐用性需求。同时，搭配3D eTLC闪存，容量可达7.68TB。

　　PCle NVMe Gen4 SP4E/SP4X，为企业级存储带来高读取IOPs、低延迟与高耐用性能力，能充分满足数据中心各种工作负载的性能需求，包括数据库，OLTP/OLAP，云计算，大数据分析，高频交易及检索等。其中，对于数据库的支持，不仅包括原子性写入能力，还能在压缩上做进一步的增强。整体上，在低延时和性能方面的表现，完全可以对标国际大厂。

　　“PCle NVMe SSD Gen5系列产品，已经在内部进行测试了，预计明年中期会有工程样品。”姜海表示，相比上一代产品，Gen5的性能更强，读写速度更快。

　　众所周知，PCIe1.0标准于2003年发布，每通道传输速率为2.5GT/s。四年后，PCIe2.0标准诞生，每通道传输速率达到5.0GT/s，传输能力实现了翻倍。2010年，PCIe3.0标准推出，传输速率是8.0GT/s ;2017年，PCIe4.0标准的传输速率是16GT/s;2019年，PCIe5.0标准达到32GT/s。从演进路线来看，基本上是几年一迭代，每次迭代都会带来翻倍的带宽。

　　在新标准下，数据中心的底层架构和生态会发生根本性变化，在CPU 、GPU、DPU、软件、存储器等基础设施层面，会形成计算池化、网络池化，这意味着企业级SSD固态硬盘在性能、功耗/散热、QoS会面临更大挑战。所以， PCle5.0版本产品虽然即将发布，但并不代表PCle4.0产品就没有机会。因为，从产品设计、测试到发布，还有一段时间，需要克服性能、功耗等等一系列技术难题。

　　关于PLC、QLC和TLC的选择

　　正所谓“存储设备容量为王”，那么宝存科技的下一代产品，如何选择3D NAND 的各种颗粒技术呢?

　　在姜海看来，3D TLC的层数还在不断增长，整体性能要优于QLC 、PLC。如果TLC本身的层数一直在以正常速度扩展，那其实PLC、QLC的收益的探索就会放缓。目前来看，PLC、QLC的在企业级的应用进展非常缓慢，在单独使用的情况下QLC的性能及寿命与TLC有较大的差距，由于Optane的淡出，QLC/PLC在企业级的应用需要SCM或NVDIMM的加持。QLC也存在较大的retention的问题，掉电以后可能较易丢失数据，意味着采用QLC盘的机架不能像采用HDD的机架能随意停电，这在部署上存在较大挑战。宝存科技会结合用户的实际应用情况，不管是Gen4，还是Gen5，会继续在高性能盘上聚焦于3D TLC而同时关注探索在QLC/PLC在ZNS上的应用。

　　追求性能、服务质量、数据安全和可靠性

　　姜海认为，数字经济带来的直接影响就是数据爆炸，尤其在AI 、5G 、大数据、自动驾驶等大基建的带动下，数据高速增长，导致各行各业的企业，对存储的需求越来越旺盛，对性能要求也越来越高。

　　在现代化数据中心服务场景中，数据量大、工作负载复杂。与此同时，大型数据中心还有降本增效、低碳环保的要求，所以存储产品也要不断与时俱进，既能满足大数据的存储需求，又要考虑经济成本、环境保护等综合因素。

　　具体来说，满足用户需求的下一代存储产品在·高带宽、低延迟以及更高的读写速度方面，有更出色表现。同时，需要在各种企业级IO负载及多命名空间下提供更优异的稳态下的QoS。这需要在主控架构升级的同，充分利用NAND的特性、QoS隔离管理引擎及先进的软硬件算法，全面保障企业及数据中心应用体验。

　　同时，数据安全也是SSD固态硬盘应该关注的重点，要能提供双重保护能力，比如通过完整的掉电保护、电容可靠性检测，高温监控保护等能力，确保数据不丢失。

　　企业级SSD市场及玩家面临的挑战

　　目前，从Gen4的市场表现来看，不管是提供企业级存储的原厂，还是一些主控公司及模组厂商都在努力进取，争取市场份额。在运营商的最近招标中，就有全球大小20左右家企业级SSD厂商甚至更多的会参与竞争。随着竞争的白热化，真正能持续投入和发展的公司需要有在技术上、市场长期投入和耕耘的决心和资金，扎实的核心技术(主控/固件/介质管理)， 稳定的核心技术团队，可盈利的商业模式等。

　　尤其到了Gen5以后，企业级SSD主控的工艺、方案效能以及性能等方面的挑战持续扩大，技术、人才、资金的投入巨大，这会持续抬高进入企业级SSD行业的门槛。

　　值得一提的是，宝存科技在母公司慧荣的加持下，会坚定的投入并致力于中国的企业级存储方案。除了提供标准的SSD固态硬盘，还提供定制化产品，致力满足大型数据中心在功能、性能以及各方面的高规格诉求。