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专访英特尔NPSG亚太区销售总监倪锦峰

2021-10-14袁怡男

2021年中国闪存市场峰会(CFMS2021)于2021年9月中旬在深圳召开。在流程紧凑的会议上,上游芯片企业三星、美光、铠侠、长江存储、英特尔、慧荣科技、群联电子等纷纷登场演讲,分析存储技术未来的发展动向和产业方向。封装领域的通富微电、沛顿科技,下游的系统平台厂商紫光展锐、联发科技,基础运营商中国电信,终端应用厂商浪潮,人工智能芯片厂商星宸科技都参加了本次会议。整个会议可说是信息丰富,内容充足。

会后,MC编辑专访了英特尔NAND产品与解决方案事业部亚太区销售总监倪锦峰。

英特尔NAND产品与解决方案事业部亚太区销售总监倪锦峰

MC:CuA(CMOS under Array,阵列下 CMOS 技术)证明了英特尔和美光的前瞻性、先进性,但现在业界其他品牌也在研发类似技术,英特尔的优势相对缩小了吗?目前3D NAND的成本是否能够进一步压缩?


倪锦峰:容量密度提升是通过几个方面来实现的。一是架构层面,CuA现在大家几乎都在做,确实已经不算是独一无二的优势;第二就是堆叠;第三是向QLC和PLC方面的演进。所以我们要不断在其他方面做一些创新,通过多个维度来实现密度的提升。
价格需要从几个方面去考量。撇开缺货导致价格上涨等行情因素,从技术本身来说,首先就是往上堆叠,但会逐渐遇到瓶颈,因为叠的层数越高,需要的时间越长。比如500层或者1000层堆叠,工艺周期确实比较长。第二个是向QLC、PLC发展,从另外一个维度实现成本的下降。第三个是结构的收敛,这个我相信每家都在做。第四个是在SSD层面的创新。如果工作负载、数据流都可以顺序化,比如前面放一个傲腾把数据顺序化之后,就不需要那些冗余空间,从而可以让大约7%甚至10%以上的空间可以空出来,这也是一个很大的收益。

 

MC:每年我们都会谈到闪存和磁盘的关系,目前的大环境下您怎么看?
倪锦峰:这个话题几年前比较热,但是现在,HDD已经在很多小容量环境下被替换,尤其是4TB及以下的HDD基本上已经替换完成了。只有部分大客户的容量盘比较大,比如14TB、18TB之类,那么需要QLC或者TLC容量达到目前2~3倍的时候才可以大规模替换。也有一些客户对性能有要求,比如说互联网计算的本地盘之类,还是需要使用闪存。当然,我们也不希望一夜之间就把所有的HDD替换掉。SSD的全球产能只占到存储总量的一部分,市场需要一步一步发展。

 

MC:能不能介绍一下关于PLC颗粒的现状?


倪锦峰:我们做PLC是一条必然之路,3D堆叠终将会遇到工艺周期过长等瓶颈,对于使用Floating Gate(浮栅式结构)的英特尔来说,选择QLC、PLC的优势也比较大一些。我们对PLC的未来很看好,它的P/E擦写次数将会远远超过现在的几十次,这样就能实现替代部分的企业级应用的目标,而不是做简单的消费级或者商用级的产品。


另外,我们针对的目标是温冷存储。温存储很多是可以用QLC加PLC来替代HDD的。我们可以简单算一下,以18TB的HDD为例,一个PLC的SSD可能有65TB,完全可以替代三片HDD。我们假设每个HDD写入0.2GB/秒,即使在5年寿命期内不断工作,也只能写入约30PB,三个HDD也就是写入90PB。如果换成65TB的PLC SSD,只需要将寿命做到1500多个P/E擦写次数就够了。况且在你的实际应用当中,不可能买一块18TB的HDD只写不读。这样看来,PLC完全可以替代其中很大一部分HDD。
另外,SSD的效率其实是比较平稳的,5年的寿命期里基本只有0.2%~0.4%失效。虽然HDD前期的失效率比较低,但是3年以后失效率就大幅提升了。再加上功耗等方面的问题,HDD一般用不到5年,PLC在这方面还是很有优势的。
   
MC:在英特尔SSD产品中,SLC缓存的更新机制是怎么样的?


倪锦峰:这需要分成两部分来谈。第一,我们在企业级SSD中不使用SLC缓存。SLC缓存有利有弊,如果缓存成功命中,SSD的延迟和性能都很好,但是错失掉之后性能就有损失。我们的企业级SSD一贯重视性能的稳定性和一致性,所以不适合使用SLC缓存。我们选择使用DRAM缓存,并且为了保持稳定性,DRAM只用于逻辑和物理地址映射表。性能时好时坏的SLC缓存,是企业级客户无法接受的。
第二,在消费级SSD中,我们使用SLC缓存,并且分为固定缓存和动态缓存。固定缓存约占消费级SSD容量的1.2%,1TB的QLC SSD差不多有12GB是固定的SLC缓存;还有一部分是动态SLC缓存,在剩余容量比较多的情况下最多会占到SSD容量的14%,随着SSD写入越来越多,动态缓存会越来越少,直到SSD写入75%时,动态缓存就没了。

 

MC:英特尔PCIe 5.0 SSD的进度怎么样?


倪锦峰:这是一个很热的话题,我们也在设计PCIe 5.0架构的SSD,未来将会推出。对行业来说,PCIe 5.0具有一定的挑战性。从PCIe Gen3到Gen4接口,整个行业的切换速度虽然还可以,但比我们预期的要慢一些。Gen4到Gen5的难度会更大,因为切换成本很高。


另外,本次大会的主持人也分享了一个行业报告,企业级SSD平均容量只有2.5TB~3TB,主流的容量也就是4TB和8TB,在这种情况下,PCIe 4.0已经足够了,PCIe 5.0难以在容量上不去的情况下发挥更大优势。更重要的是,企业级应用更注重随机性能,顺序性能也有需求,但是使用场景不多。


所以我们一方面在加速PCIe 5.0的SSD的研发,另一方面是要引导整个行业发展,打通整个产业链。在企业级SSD平均容量没有达到16TB、32TB时,PCIe 5.0的性能无法得到体现;平均容量上去了,又要担心故障转移的管理,也就是损坏之后数据怎么挪移。这个时候还需要有足够大的网络带宽,才能在SSD失效后进行实时修复。总的来说,从PCIe 4.0切换到PCIe 5.0,不仅是一个接口的替换,还是整个行业的升级,这是一个比较复杂的过程。

MC:BBD技术到底是为了增加容量还是增加NAND的寿命?


倪锦峰:BBD技术是Block By Deck的简称,是用在我们的144层堆叠上的技术。我们在144层堆叠上使用了三个48层进行叠加,工艺方面相对其他品牌会复杂一些,但是也带来了好处。在BBD架构中,我们用虚拟层将每个Deck分开,每个Deck可以作为SLC或QLC运行。为了更有效地擦除区块,每块Deck可以被擦除而不触及存储在其他Deck上的数据,性能也可以提升很多。另外在我们的Block里,Deck可以按SLC和QLC模式进行混合分配,给了我们很多弹性,带来了更好的固态盘级优势。

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