激发存储无限潜力 Solidigm持续推动固态存储技术创新

近年来，5G、云计算、边缘计算、生成式AI等技术的兴起和应用让我们对万物互联、元宇宙、自动驾驶等概念产生了无限的憧憬，但所有的这些，都建立在对对海量数据的存储与运算之上，根据IDC的预测，2026年全球数据圈将达到221ZB，2022至2026年将实现2倍增长。云和本地数据量的急剧增长，对存储设备的性能、可靠性、安全性等方面的要求也越来越多，数智化时代，存储技术的重要性正在被逐渐放大。

在上个月举行的2023中国闪存市场峰会（CFMS 2023）上，Solidigm亚太区销售总监倪锦峰发表了《构建固态存储新范式》的主题演讲，并解析了Solidigm成立以来的技术探索与实践成果，分享了固态存储技术创新的趋势和行业存储解决方案部署的经验。

作为一家成立于2021年的“年轻”公司，Solidigm却很好地继承了英特尔在半导体行业的产品和解决方案地位和SK海力士在内存产品方面的长久创新能力，在数据存储技术创新方面，Solidigm沿袭了SK海力士的Charge Trap电荷撷取闪存技术和英特尔的Float Gate浮栅结构，前者性能更好，可以实现更高的IO，容量密度稍微低一些，更适合计算类型的负载；后者则拥有更好的寿命和数据维持能力，容量密度也可以更高一些，比较适合大容量低成本。

凭借技术方面的独特优势和深入的客户洞察，Solidigm已经为企业、云和消费者打造了多种解决方案：包括面向数据中心的产品Solidigm D7- P5530、Solidigm D7-P5520和Solidigm D7-P5620，以及面向消费者市场的Solidigm P41 Plus和Solidigm P44 Pro。“Solidigm将能够服务于从移动硬盘到近线硬盘的所有可能的应用，我们期望在未来看到Charge Trap和Floating Gate NAND之间的强大协同作用”倪锦峰在演讲中表示。

不但如此，Solidigm基于Floating Gate技术的第四代192层QLCNAND也即将到来，其单芯片密度就有1.3TB，相比第一代64层的QLC NAND，program速度提升了2.5倍，随机读取性能提升了5倍，读取延迟则降低了1.5倍，Solidigm将很快推出一系列采用E1.L、U.2、E3.S等接口外形的192层QLC NAND产品。

作为一个在过去备受争议的技术，QLC的发展曾不被相当多的人看好，但从2018年第一款QLC SSD面世到现在的四年来，QLC无论在质量、可靠性和寿命等诸多方面都得到了广泛的验证，也逐渐开始在消费级和企业级应用中崭露头角，用倪锦峰的话来说，“QLC SSD已经为主流工作做好了准备。”

这番话并非空穴来风，首先，从QLC技术和产品本身出发，很多厂商的QLC SSD产品正在不断成熟，Solidigm更是已经演进并上量了三代产品。

其次，从企业们的实际应用经验来看，现实世界中的很多工作负载，实际所需要的SSD寿命是远远小于预期的，大约99%的系统之中，SSD的实际寿命损耗仅为15%，业界所担心的QLC SSD带来的寿命衰减问题，实际上影响不大，QLC实际上拥有足够的寿命来适应绝大部分现实工作负载。

然后在读性能方面，QLC SSD和入门级TLC SSD相差无几，在随机写性能方面，QLC与TLC的差距还是很大的，因此需要把QLC应用到读密集型工作负载，或者针对写密集场景进行应用创新，把工作负载顺序化，而这样的工作已经在大型互联网公司和行业领先的存储方案提供商里开展了若干年。

最后从实际应用层面来看，QLC SSD已经在CDN,Cloud DVR，HPC/AI Objective Storage等行业典型工作场景得到了广泛的部署和价值证明。

而作为QLC SSD的主要推动者，Solidigm也提供了多样化的选择以加速QLC的广泛部署，具体来说，Solidigm的QLC SSD包含两大类别，其中一类是essential endurance, 4k IU（indirection unit），客户可以不做应用修改直接投入使用，以替代一部分TLC SSD，另一类则是value endurance，64kIU，对于大块写入，可以不做修改直接进行，但对于非64K对齐的写入，则需要通过write shaping（写入整理）来提升写入效率，以降低写放大。

不但如此，Solidigm也和Intel合作，以QLC搭配CSAL（Cloud Storage Acceleration Layer）软件方案，以为阿里巴巴这样的云服务提供商提供低延时、高IO、高吞吐和高性价比的本地存储解决方案。

Solidigm认为，需要快速访问大量数据集的读取密集型工作负载时QLC NAND SSD的理想负载，从上图可以明显看出，CDN、大数据、HCI等大文件块、读密集型工作负载非常适合value endurance QLC，而AI、深度学习、OLTP等小文件快读密集型工作负载，则需要进行必要的incoming workload write shaping，整合成大块写入来更好地利用QLC特性，或者干脆使用4k IU的essential endurance级别的QLC SSD。

事实上，现如今诸多云计算客户、企业级客户、OEM/ODM，以及Lightbits Lab, Pliops, VAST Data这样的创新存储方案提供商，都在围绕着QLC技术来加速软件和应用层面的创新。

除了分享Solidigm在QLC SSD的创新成果之外，在峰会上，倪锦峰也带来了一个堪称重磅的消息：世界上首款PLC NAND SSD原型，相比192层QLC NAND，容量密度再次实现了25%的提升，同时经过一千次擦写和高温测试之后，其数据维持能力也能达到与QLC产品相同的级别。“PLC可以提供更高的密度、更低的成本，为将来的新一轮HDD替换打下了坚实的基础。提到3DNAND密度提升和成本下降，大家往往会专注于不断提升堆叠层数，但随着层数增加，其收益会不断收敛，此外工厂生产周期、良率控制等都是不小的挑战，而PLC则给行业带来不同维度的创新。”倪锦峰总结道。

虽然从现在的时间节点来看，PLC还有点“为时尚早”，但从存储未来发展的趋势不难看出，PLC迟早有一天会上位，就拿当下国内火热的“东数西算”来说，对存储市场实际上提出了很高的要求，因为目前的数据中心存储模式几乎是不可持续的，基于估计和一般行业共识，大约有85%到90%的数据中心存储依然通过机械硬盘进行，这无疑是对物理空间和电力的浪费。有数据统计，2019年全球产生了超过5300万吨的电子垃圾，由于云数据中心每3-5年会淘汰旧存储硬盘并进行粉碎处理，换算下来每年有超过2200万个硬盘需要处理。因此，在更少的空间内存储更多数据，已然成为行业推进可持续发展、减少数据中心占地面积、减少电源/冷却消耗、减少报废处理的绝佳途径，而PLC高密度、低成本、高可靠、低功耗的特点，无疑在未来有着相当可观的发展前景。

而从技术储备上来看，Solidigm也已经做好了准备，除了手握Floating Gate和Charge Trap两大技术之外，Solidigm的NAND Flash也支持一芯多模，即同一芯片支持多种模式，可以根据客户实际使用环境和性能需求而采用不同的配置，这将大大提升方案多样性并简化方案开发，也可以极大帮助Solidigm进行SKU管理和库存精简。目前已经在Solidigm的消费级产品中加以应用，未来Solidigm也会和客户与行业伙伴深入合作，来了解和优化工作负载，并提供最佳的组合搭配，从而最大化地发挥一芯多模的潜能。

不但如此，围绕现实工作负载，Solidigm也在架构方面加以创新，通过精心构建和设计产品，从而提高性能和响应能力，以更好地满足现实情况需求，而非一刀切式的解决方案。

现如今，随着新型应用和技术的不断发展，数据中心对海量存储的需求越来越明显，而Solidigm秉承着50多年来英特尔和SK海力士在NAND技术上的创新，对工作负载的深入理解和对数据中心的深入耕耘，正在将创新技术持续融入到SSD的产品设计和架构中，从而提供优化的真实性能和业界领先的优化存储方案，助力闪存市场的不断发展。