三星探討存儲產(chǎn)業(yè)前瞻性技術(shù)，洞察全球存儲市場(chǎng)先機

在CFMS2023中國閃存市場(chǎng)峰會(huì )上，三星副總裁、NAND產(chǎn)品企劃組總經(jīng)理Kyungryun Kim(金經(jīng)綸)先生，以《閃存再進(jìn)化 邁向新紀元》為主題發(fā)表了重要演講，揭示了三星對存儲產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的深度思考，以及三星基于這些思考進(jìn)行了哪些前瞻性布局。

三星：2030年全球人均將擁有10個(gè)聯(lián)網(wǎng)智能設備，元宇宙、自動(dòng)駕駛和機器人增速可觀(guān)

近年來(lái)全球發(fā)生的巨大變化，推動(dòng)了智能設備和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展，迎來(lái)信息數據爆炸式增長(cháng)，世界正在進(jìn)入一個(gè)超現實(shí)、超連接的全新時(shí)代。在這個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )系統中，智能終端通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò )互相連接。三星表示，過(guò)去十年間，接入網(wǎng)絡(luò )的設備數量以每年15%的增速快速增長(cháng)。那么到2030年，全球大約會(huì )有760億個(gè)電子設備會(huì )通過(guò)超連接的方式互聯(lián)，這意味著(zhù)全球每人將擁有大約10個(gè)聯(lián)網(wǎng)智能設備，而發(fā)達國家這一數字將會(huì )更高。三星預計三大新領(lǐng)域：元宇宙、自動(dòng)駕駛和機器人的增速將十分可觀(guān)，年化增長(cháng)分別為67%、31%和35%。不僅萬(wàn)物互聯(lián)將在新領(lǐng)域中延續下去，互聯(lián)設備還將產(chǎn)生海量的信息數據，由去年的79ZB提升到2025年的181ZB。

三星基于深度思考，布局高能效、智能化的SSD存儲解決方案

那么在數據信息快速增長(cháng)的背景下，為了保障各地數據中心的正常運營(yíng)，全球需要消耗龐大的電能和土地資源，因此如何使得數據中心的運營(yíng)更加低碳環(huán)保，是人類(lèi)共同體需要共同面對的問(wèn)題。三星基于這些思考，正在提供節能高效高容量的閃存解決方案，使得存儲更加智能的同時(shí)，能效表現更優(yōu)異。

譬如三星PM1743作為PCIe Gen5固態(tài)硬盤(pán)，相較前一代三星SSD，運行速度快兩倍，能效提高40%。重要的是，PM1743采用了Telemetry(遙測技術(shù))和Tenant isolation(租戶(hù)隔離技術(shù))，增強了SSD自我監測的能力和新一代的安全特性。改進(jìn)后更智能的SSD，提高了存儲系統的整體性能，并大大降低運營(yíng)成本。PM1743已經(jīng)在英特爾和AMD運行的主要PCIe Gen5平臺上進(jìn)行了兼容性驗證。另外，三星的SAS 24G產(chǎn)品性能約是前一代12G的兩倍，能效也顯著(zhù)提高了31%。

三星為了應對快速增長(cháng)的AI/ML工作負載，還推出基于CXL協(xié)議的”Memory- Semantic SSD”，其隨機讀取性能比傳統SSD提高20倍。針對小型資料區塊的讀寫(xiě)速度，可以允許對存儲在NAND中的數據進(jìn)行小單元的訪(fǎng)問(wèn)。需要注意的是，大多數AI工作負載時(shí)，傳輸數據使用的是64B或128B的小數據，而大多數SSD使用4KB進(jìn)行讀寫(xiě)，這對于機器學(xué)習應用程序而言顯然是浪費的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，”Memory- Semantic SSD”內置內存作為緩存，支持通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)內存的方式在存儲設備上讀寫(xiě)數據。

三星移動(dòng)端UFS4.0已量產(chǎn)，1mm 規格下封裝 1Tb 超大容量

三星的移動(dòng)端UFS4.0已量產(chǎn)，UFS4.0 不僅性能堪比 PCle 4.0，而且更重要的是能效將更加可觀(guān)。減少30%的能量消耗的同時(shí)，UFS4.0只用1毫米的超薄規格，就能封裝驚人的1Tb 超大容量，這些改進(jìn)將使得 UFS4.0改變移動(dòng)領(lǐng)域。

三星認為，3D NAND的物理縮放技術(shù)、邏輯縮放技術(shù)和封裝技術(shù)正在發(fā)生變化

三星表示，目前基于3D NAND數據存儲能力正在不斷提高，這種演變發(fā)生在三個(gè)細分的技術(shù)領(lǐng)域：物理縮放技術(shù)、邏輯縮放技術(shù)和封裝技術(shù)。

首先是物理縮放技術(shù)如橫向或垂直收縮，減少單位存儲單元的大小，用于提高性能和降低成本。其中包括垂直堆疊技術(shù)，添加更多WL堆棧，從而增加內存單元的數量。以及Cell on Peri技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)COP，通過(guò)把外圍電路放在存儲單元下面，減少硅面積從而增加存儲密度。

其次是邏輯伸縮技術(shù)，例如QLC技術(shù)使得每個(gè)單元存儲4位，相比TLC存儲密度提高33%，以便SSD可以保存更多的數據，保持輕便緊湊并節省成本。

封裝技術(shù)也是不容忽視的關(guān)鍵技術(shù)，這是開(kāi)發(fā)高容量產(chǎn)品的關(guān)鍵，三星已經(jīng)有能力批量生產(chǎn)32Die堆疊封裝。三星表示，通過(guò)這三大技術(shù)不斷探索高容量SSD，預計未來(lái)十年單顆SSD的容量可高達1PB。

三星正在準備更強大的第二代智能SSD

毫無(wú)疑問(wèn)，三星正在追求更高的智能化，三星表示最近正在大量生產(chǎn)的8TB和16TB的大容量產(chǎn)品，支持Tenant共享。目前，主機使用虛擬化成來(lái)調度每個(gè)用戶(hù)的作業(yè)，以保證獨立QoS服務(wù)質(zhì)量，而這相當于在消耗主機的計算資源。而在三星PM1743上，硬件支持多Tenant功能，可為每個(gè)Tenant提供隔離技術(shù)，就像每個(gè)Tenant都有一個(gè)獨立的SSD。通過(guò)這一技術(shù)，三星SSD有效節約了主機的計算資源。為了應對數據量的爆炸性增長(cháng)，三星還在持續開(kāi)發(fā)“近數據處理(Near data Processing)”技術(shù)，以便在更近更快地處理數據。

三星表示，自2018年進(jìn)行智能SSD的共同開(kāi)發(fā)，并于去年開(kāi)始量產(chǎn)，今年正與合作伙伴一起準備更強大的第二代智能SSD，支持PCIe 4.0和FPGA。FPGA包含了Arm核，可以通過(guò)軟件實(shí)現加速功能。通過(guò)這一點(diǎn)，三星確認了SCAN的性能比只使用CPU的傳統方法提高了6倍。而智能SSD的到來(lái)，將為三星的客戶(hù)帶來(lái)新功能，幫助客戶(hù)降低運營(yíng)成本。

三星研究如何使QLC產(chǎn)品獲得TLC體驗：將熱數據在SLC和TLC中處理，冷數據在QLC中處理

三星還預計QLC技術(shù)將繼續發(fā)展，為了迎接QLC的崛起，三星正在積極進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，并推出QLC產(chǎn)品。其中一個(gè)研究領(lǐng)域，涉及智能存內分層，三星研究將熱數據在SLC或TLC中處理，而冷數據在QLC中處理。通過(guò)這種無(wú)縫集成技術(shù)，使三星的QLC產(chǎn)品能夠以QLC的容量提供TLC的用戶(hù)體驗。三星相信，更智能的用法將使QLC技術(shù)成為主流。

同時(shí)，三星呼吁新技術(shù)需要與存儲生態(tài)系統緊密結合，需要產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)互相合作。三星也正努力與更多合作伙伴建立存儲標準，一同加快這一生態(tài)系統的發(fā)展建設，一同見(jiàn)證超連接世界中閃存帶來(lái)的創(chuàng )新應用。