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闪存创新的四个方向,西部数据出招

作者: cbinews编辑   责任编辑:张金祥 2023-11-16 17:27:44
来源:西部数据关键字:西部数据

毫无疑问,存储行业是一个是具有较强周期性和宏观性的行业。

西部数据公司产品营销总监张丹女士在日前举办的“2024存储产业趋势研讨会“上的演讲中指出,存储行业的良性循环周期是从新技术开始,到成本产能、价格、新市场、投资,最终再次回到新技术。新技术带来了更多的比特输出、更低的单比特成本,让产品有更好的性价比,并持续地进行性价比壁垒的突破,随之进入甚至创造一些新的市场。在新的市场增长过程中进行获利后,再将投资再次带入到循环里面,投入新技术、新产能还有新产品。

2024存储产业趋势研讨会

张丹介绍说,存储行业会一直遵循着这样的周期发展。但展望未来,存储行业还是要以来产业的人和客户共同去实践和成就。

闪存行业创新,四个方向

存储行业处在一个立体层面上循环曲线上升的周期,这个过程中随着周期循环,存储产业通过更优的性价比赋能了更多的行业和领域,也能由此体现出存储的宏观性。

西部数据公司产品营销总监张丹女士

在张丹看来,存储行业周期性受到了新技术和新市场这两个“双新”驱动带来的影响。当中,行业的低谷大概都发生在“新技术”出现,某一代制程开始大规模量产的时候;而行业周期上升的点则大都发生“新市场”的某一个应用场景在爆量增长或者应用场景激增的年份。

正是在这个周而复始的循环中,存储行业呈现出了三方面的特性,分别是增长、宏观经济型和创新。当中创新更是存储行业发展的根本保证,这在NAND Flash(闪存)领域里更是体现的淋漓尽致。

从相关统计可以看到,在过去几年的发展中,市场对闪存的需求出现了爆发性的增长,尤其是在生成式AI爆火以来,存储行业的增长曲线陡峭了起来。具体看闪存行业,在过去的二十年间,该行业实现了从PB到EB的千倍甚至万倍的增长,这个过程中产生了大量的消费级和企业级的应用场景,由此促进了NAND Flash行业的爬坡和需求。

不过张丹认为,在未来两到三年间,西部数据坚信,产业会迅速地迈入到ZB时代,尤其是以边云为核心的应用和场景。这就要求闪存行业寻求最佳的投入产出比。张丹表示,NAND Flash进行容量扩展、成本降低有四个象限,分别是逻辑扩容、垂直扩容、水平扩容和结构优化。

首先看逻辑扩容。从SLC到MLC到TLC,再到QLC和PLC,每一个单元存储的数据越来越多。虽然单位容量在增长,但是控制成本也是在增加的,所以向这个方向的演进是有价值的;

其次是垂直扩容。这可以简单理解为增加闪存的层数,因为层数的叠加会带来单位面积容量增长和单位比特成本下降,但是也会带来一些额外的成本,比如生产周期变长、影响产业良率等,所以相对来说,这个方向发展获得的回报会在量化维度里稍小一些;

第三个维度是水平扩容。也就是在每一层增加了更多的存储容量。在实际操作中,我们增加了每一层的孔隙的密度,以达到更大单位比特的容量。这是探讨未来新技术、新制程时候要关注的方向;

最后关注的一个方向是结构优化。具体的做法就是去优化周边的逻辑电路和存储单元之间的分布关系或者摆放关系,从原来的CNA和CUA,到现在的CBA(CMOS directly Bonded to Array,外围电路直接键合到存储阵列),未来可能还有多层键合的场景。

“我们得出的结论是不能在单一的维度去进行工艺的变更或者工艺演进,而是要通盘考量上述提到的四个点,并以垂直扩容和水平扩容为核心,只有它们平衡发展,才能为行业带来最优性价比的产品。”张丹总结说。

西部数据出招218层闪存迎战

作为全球领先的存储厂商,西部数据在闪存上面也有着深刻的积累和领先的布局。

西部数据公司在数据存储领域具有悠久历史和丰富经验,在NAND闪存领域拥有创新技术、产能优势和纵向集成能力,并且具备强大的垂直整合能力。今年,西部数据更是宣布联合铠侠推出了堆叠层数能够达到218层的第八代3D闪存技术。

在这代芯片上,西部数据从四个维度对其进行产了全面的优化——不但做了垂直扩容和水平扩容,还对产品进行结构化优化。例如在逻辑扩容方面,西部数据的218层3D闪存技术利用具有四个平面的1Tb TLC(三级单元)和QLC(四级单元),这些创新的横向收缩技术,将位密度提高了约50%。

除此以外,西部数据在这代产品上还首次引入了CBA技术——把存储单元和周边电路是分开生产的,然后再进行晶圆对晶圆的键合。据介绍,这个技术带来了几方面的优势。

首先,因为CMOS和周边逻辑电路是两片晶圆,逻辑电路的部分可以单独生产,不一定要经受存储电路需要的高温的工艺制程,这相对来讲发展方向会更可控,更可优化;其次,这种单独生产的设计,可以让逻辑和CMOS分别采用各自的技术路线进行发展,在带来更高的存储单元的容量,也带来更好的I/O性能表现;此外,因为CMOS和周边逻辑电路是单独发展的,所以在生产流程中,带来了额外的生产灵活性,可以有效缩短生产周期,增加或者匹配生产灵活性,最重要的是相对简化了产业制程演进中的复杂度和流程控制;最后,把两个晶圆分开生产,再通过CBA技术进行键合,不但可以有效地同时发展,还可以相对更容易达到更大的容量和更快的接口速度。

从西部数据提供的数据我们也能看到,相比于上一代产品,这一代产品将位密度提高了约50%,其NAND I/O速度超过 3.2Gb/s,比上一代产品提高了约60%,同时写入性能和读取延迟方面改善了约20%。

除了在制程工艺上推进创新,西部数据还把机器学习、大数据分析和自动化等先进技术引入到生产线中,推动生产流程的先进性发展,从而造就了灯塔工厂项目。张丹透露,在这样的工作思路指导下,西部数据位于上海的先进闪存产品封装测试工厂入选了世界经济论坛全球灯塔工厂网络,并成为了中国第一家‘可持续发展灯塔工厂’。

“新技术仍然在持续发展,西部数据也仍然在努力,希望能够为行业带来更大容量、更低成本的产品,在新用户和新市场看到驱动数据增长的更新的应用场景。”张丹在演讲中说。

事实上,经过多年的发展,西部数据已经开发、制造并销售的内容囊括了从NAND、固态硬盘和平台在内的一系列品类,提供数据平台、连接平台、技术产品等丰富的产品组合,并在企业级SSD领域拥有三大核心技术优势,即集完全自主的NAND Flash、先进的SSD控制器和高性能固件于一体,这种纵向集成的能力能够让SSD实现性能和稳定性的极致优化,确保SSD生命周期稳定的I/O一致性,满足企业基础架构建设对于安全可靠、敏捷稳定、高效智能等多维度需求。

今年,西部数据就推出了一款垂直集成的SSD——西部数据Ultrastar DC SN655 NVMe SSD,专为需要高性能、大容量的企业级存储客户设计,适用于如分解存储、对象存储、存储服务器和其他任务关键型应用程序和工作负载。Ultrastar DC SN655提供了简单且可扩展的单端口或双端口路径,确保满足企业高可用性要求下的持续数据访问。容量从3.84TB扩展到15.36TB,可满足存储和混合工作负载计算应用的要求,并将SSD的可靠性提高到250万小时的平均故障间隔时间(预计)。此外,该产品还为大型非结构化工作负载提供了超过100万的最大随机读取IOPs和更高的服务质量 (Qos) 。同时,Ultrastar DC SN655采用嵌入式U.3 15mm外形尺寸,并向下兼容U.2,还提供了更多企业级功能,如电源故障保护和端到端数据路径保护,以确保在必要时的数据可用性。

< 西部数据Ultrastar DC SN655 NVMe SSD >

在西部数据看来,存储产业总是挑战与机遇并存,无论是汽车领域存储,还是企业级存储,产业随着各种新兴技术不断演变,进而激发出更加严苛的数据存储需求。

而凭借着在存储领域深耕多年的积累,西部数据希望能持续为用户提供全线多场景的存储技术和产品,持续创新研发,充分满足来自不同领域的需求。同时,西部数据也将继续携手行业内合作伙伴,赋能传统和新一代超大规模数据中心以及5G、AI、边缘计算等新兴应用场景,助力用户实现面向未来的存储战略。

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