展望未來三代SSD主控:群聯暢談主動散熱、L4緩存、新接口等細節

在微星近日舉辦的 Insider 直播活動期間,群聯(Phison)首席技術官 Sebastian Jean 展望了與未來幾代 SSD 有關的 PCIe Gen 5 / Gen 6 / Gen 7 主控。他表示:雖然開發全新的 SSD 設計需要大約 16~18 個月的時間,但新一代硅工藝節點的技術啟用要提前 2-3 年開始。

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以當前最受關注的 PCIe 5.0 芯片為例,群聯定於明年開始向客戶發貨。據此倒推一下時間,該公司顯然也已經在為 2025~2026 年出現的 PCIe Gen 6 SSD 做底層設計。

規格方面,報道稱 PCIe 5.0 SSD 可帶來高達 14 GB/s 的傳輸速率 —— 與單通道 DDR4-2133 內存的帶寬相當。

儘管 SSD 無法徹底取代現代 DRAM 系統內存解決方案,但兩者相結合的話、或為更多應用開闢出基於“L4 緩存”的新場景。

WCCFTech 指出,現代 CPU 架構已經包含了 L1 / L2 / L3 級別的緩存。得益於類似的設計架構,PCIe 5.0 級未來版本的 SSD,將能夠作為 CPU 的最後一級緩存(LLC / L4)來更高效地使用。

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至於未來的 SSD 將如何發展,不難想象我們會迎來更實惠的價格、更高的 NAND 閃存密度、以及化解尺寸方面的限制。

此外隨着 PCIe 標準的迭代,我們可以使用更少的通道來滿足存儲需求,比如從 PCIe 6.0 x4 改成 PCIe 7.0 x2 。

有趣的是,群聯聲稱 3-bit(TLC)閃存仍將繼續發展,同時 4-bit(QLC)閃存會在遊戲讀取速度方面具有更大的優勢,此外廠商們也會在 PCIe 6.0 / 7.0 時代更細地花粉工作站 / 企業級 SSD 產品線。

軟件層面,由微軟主導的直接存儲(Direct Storage)API 等技術,將讓下一代平台消費者體驗到性能方面的巨大提升。

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至於散熱和功耗,雖然群聯“建議”PCIe 4.0 SSD 廠商配備散熱器,但 PCIe 5.0 時代將成為標配。由於性能壓榨會造成更高的發熱,甚至不少廠商都會選擇為它加裝主動式的散熱風扇。

據悉,PCIe 5.0 SSD 的平均熱設計功耗(TDP)為 14W,而 PCIe 6.0 SSD 將增長到 28W、且熱管理是橫亘在行業發展面前的一個主要挑戰。

目前 30% 的熱量通過 M.2 連接器來散熱、70% 通過螺絲固定傳導,因而新接口 / 插槽也將在設計之初就考慮到這方面的巨大作用。

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即使當前的 PCIe 4.0 SSD 主控 / DRAM 緩存可承受高達 125℃ 的運行溫度,但 NAND 閃存還是需要極佳的散熱來保持長期工作的穩定 —— 超過 80℃ 或觸發過熱保護。

群聯希望 SSD 能夠維持在 50℃ 上下的基準運行溫度,否則 SSD 性能會隨着溫度增長而加大節流。以鎧俠新發布的 PCIe 5.0 SSD 原型為例,其讀速達到了 14 GB/s、IO 性能也較 PCIe 4.0 SSD 翻倍。

最後,群聯將在高端 PCIe 5.0 SSD 主控市場與三星展開激烈的交鋒,同時 Marvell 也宣布了旗下支持 NVMe 1.4b 標準的新款 Bravera SC5 SSD 主控,可知其定於 2022 年與慧榮(Silicon Motion)一道投放市場。

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