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三星探讨存储产业前瞻性技术,洞察全球存储市场先机
闪存市场 | 2023-04-20 22:22:33    阅读:286   发布文章

在CFMS2023中国闪存市场峰会上,三星副总裁、NAND产品企划组总经理Kyungryun Kim(金经纶)先生,以《闪存再进化 迈向新纪元》为主题发表了重要演讲,揭示了三星对存储产业未来发展的深度思考,以及三星基于这些思考进行了哪些前瞻性布局。

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三星:2030年全球人均将拥有10个联网智能设备,元宇宙、自动驾驶和机器人增速可观


近年来全球发生的巨大变化,推动了智能设备和网络技术的快速发展,迎来信息数据爆炸式增长,世界正在进入一个超现实、超连接的全新时代。在这个智能网络系统中,智能终端通过高速网络互相连接。三星表示,过去十年间,接入网络的设备数量以每年15%的增速快速增长。那么到2030年,全球大约会有760亿个电子设备会通过超连接的方式互联,这意味着全球每人将拥有大约10个联网智能设备,而发达国家这一数字将会更高。
三星预计三大新领域:元宇宙、自动驾驶和机器人的增速将十分可观,年化增长分别为67%、31%和35%。不仅万物互联将在新领域中延续下去,互联设备还将产生海量的信息数据,由去年的79ZB提升到2025年的181ZB。

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三星基于深度思考,布局高能效、智能化的SSD存储解决方案


那么在数据信息快速增长的背景下,为了保障各地数据中心的正常运营,全球需要消耗庞大的电能和土地资源,因此如何使得数据中心的运营更加低碳环保,是人类共同体需要共同面对的问题。三星基于这些思考,正在提供节能高效高容量的闪存解决方案,使得存储更加智能的同时,能效表现更优异。

譬如三星PM1743作为PCIe Gen5固态硬盘,相较前一代三星SSD,运行速度快两倍,能效提高40%。重要的是,PM1743采用了Telemetry(遥测技术)和Tenant isolation(租户隔离技术),增强了SSD自我监测的能力和新一代的安全特性。改进后更智能的SSD,提高了存储系统的整体性能,并大大降低运营成本。PM1743已经在英特尔和AMD运行的主要PCIe Gen5平台上进行了兼容性验证。另外,三星的SAS 24G产品性能约是前一代12G的两倍,能效也显著提高了31%。

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三星为了应对快速增长的AI/ML工作负载,还推出基于CXL协议的”Memory- Semantic SSD”,其随机读取性能比传统SSD提高20倍。针对小型资料区块的读写速度,可以允许对存储在NAND中的数据进行小单元的访问。需要注意的是,大多数AI工作负载时,传输数据使用的是64B或128B的小数据,而大多数SSD使用4KB进行读写,这对于机器学习应用程序而言显然是浪费的。为了解决这个问题,”Memory- Semantic SSD”内置内存作为缓存,支持通过访问内存的方式在存储设备上读写数据。

三星移动端UFS4.0已量产,1mm 规格下封装 1Tb 超大容量


三星的移动端UFS4.0已量产,UFS4.0 不仅性能堪比 PCle 4.0
,而且更重要的是能效将更加可观。减少30%的能量消耗的同时,UFS4.0只用1毫米的超薄规格,就能封装惊人的1Tb 超大容量,这些改进将使得 UFS4.0改变移动领域。

三星认为,3D NAND的物理缩放技术、逻辑缩放技术和封装技术正在发生变化


三星表示,目前基于3D NAND数据存储能力正在不断提高,这种演变发生在三个细分的技术领域:物理缩放技术、逻辑缩放技术和封装技术。

首先是物理缩放技术如横向或垂直收缩,减少单位存储单元的大小,用于提高性能和降低成本。其中包括垂直堆叠技术,添加更多WL堆栈,从而增加内存单元的数量。以及Cell on Peri技术,简称COP,通过把外围电路放在存储单元下面,减少硅面积从而增加存储密度。

其次是逻辑伸缩技术,例如QLC技术使得每个单元存储4位,相比TLC存储密度提高33%,以便SSD可以保存更多的数据,保持轻便紧凑并节省成本。

封装技术也是不容忽视的关键技术,这是开发高容量产品的关键,三星已经有能力批量生产32Die堆叠封装。三星表示,通过这三大技术不断探索高容量SSD,预计未来十年单颗SSD的容量可高达1PB。

三星正在准备更强大的第二代智能SSD


毫无疑问,三星正在追求更高的智能化,三星表示最近正在大量生产的8TB和16TB的大容量产品,支持Tenant共享。
目前,主机使用虚拟化成来调度每个用户的作业,以保证独立QoS服务质量,而这相当于在消耗主机的计算资源。而在三星PM1743上,硬件支持多Tenant功能,可为每个Tenant提供隔离技术,就像每个Tenant都有一个独立的SSD。通过这一技术,三星SSD有效节约了主机的计算资源。为了应对数据量的爆炸性增长,三星还在持续开发“近数据处理(Near data Processing)”技术,以便在更近更快地处理数据。

三星表示,自2018年进行智能SSD的共同开发,并于去年开始量产,今年正与合作伙伴一起准备更强大的第二代智能SSD,支持PCIe 4.0和FPGA。FPGA包含了Arm核,可以通过软件实现加速功能。通过这一点,三星确认了SCAN的性能比只使用CPU的传统方法提高了6倍。而智能SSD的到来,将为三星的客户带来新功能,帮助客户降低运营成本。

三星研究如何使QLC产品获得TLC体验:将热数据在SLC和TLC中处理,冷数据在QLC中处理


三星还预计QLC技术将继续发展,为了迎接QLC的崛起,三星正在积极进行研究和开发,并推出QLC产品。其中一个研究领域,涉及智能存内分层,三星研究将热数据在SLC或TLC中处理,而冷数据在QLC中处理。
通过这种无缝集成技术,使三星的QLC产品能够以QLC的容量提供TLC的用户体验。三星相信,更智能的用法将使QLC技术成为主流。

同时,三星呼吁新技术需要与存储生态系统紧密结合,需要产业链企业互相合作。三星也正努力与更多合作伙伴建立存储标准,一同加快这一生态系统的发展建设,一同见证超连接世界中闪存带来的创新应用。

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