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NVMe大量取代SATA,以太网SSD将掀数据中心架构革命?

时间:2019-09-25 作者:刘于苇 阅读:
云时代和数据时代,让数据中心这一基础设施愈发重要,它还在不断演化,以迎接未来工作负荷的增长。SSD是提升性能的首选,但它的能耗、成本和延迟都太高,为了解决这个问题,Marvell联合东芝推出了一种能直接上网的SSD……
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细数过去几十年中电子产业的几波创新,有几波特别明显。第一个是1983年的个人电脑,带来了一波生产力的提升,而且创造了像微软、英特尔这样的龙头公司。1995年,迎来了互联网时代,它创造另一波生产力提升的同时,也为大量新事物带来机遇。第三波是2007年开始的智能手机热潮,它为我们的生活带来了巨大便利。第四波浪潮是云时代,让世界更加扁平化的同时,也给公司带来更大便利,不需要花重金去购买服务器这类重资产设备,大家数据可以存储在云中。
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现在,我们正面临着第五波革新浪潮——数字时代。

在这个时代,大家一切都是和数据息息相关,也为闪存技术带来新的机遇。云时代和数据时代,让数据中心这一基础设施愈发重要,它还在不断演化,以迎接未来工作负荷的增长。

以太网SSD,能上网的SSD

固态硬盘(SSD)是提升性能的首选,但它的能耗、成本和延迟都太高,为了解决这个问题,Marvell联合东芝推出了一种能直接上网的SSD。

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这款SSD采用Marvell 88SN2400转换器,外观上看起来像是2.5英寸的U.2 SSD,但实际上通过两条25Gb以太网连接。其中Marvell原生的以太网/NVMeOF SSD主控88SS50000,将标准主控88SS1098内部的PCIe模块换成了两个25GbE,进一步降低成本、节约功耗。
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这款以太网固态硬盘已经准备投产,东芝在FMS 2019上展示了Aupera 2U以太网JBOF,其内部安放有24块以太网固态硬盘,通过Marvell专用的以太网交换ASIC完成连接。
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而在传统设计中,一套典型的NVMe JBOF要么使用PCIe交换器、外接PCIe数据线连接附近的服务器,或者使用一两颗x86服务器处理器、一些PCIe交换器在加一些RDMA以太网卡来支持NVMeoF,相当复杂。

NVMe为什么比SATA好?

另外,Marvell日前推出了功耗最低的PCIe Gen4 NVMe SSD控制器,给OEM厂商带来差异化设计上的优势。

在刚刚结束的中国闪存市场峰会(CFMS2019)上,《电子工程专辑》采访了Marvell半导体公司闪存业务部市场营销副总裁Nigel Alvares。他认为,尤在对性能要求较高的应用上,兼顾成本的同时,NVMe SSD取代SATA已成为行业趋势,因为“SATA协议其实过去是专为机械硬盘开发的接口协议,相较而言NVMe更适合SSD,也更能发挥Flash颗粒的性能优势。这也是为什么企业级用户和云服务商对NVMe青睐有加。”

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Marvell半导体公司闪存业务部市场营销副总裁Nigel Alvares

不止如此,在消费类电子行业,由于NAND Flash颗粒价格的下滑,很多PC OEM厂商已经开始大量出货搭载大容量NVMe SSD的台式机或笔记本电脑。

Nigel Alvares介绍道,Marvell在SSD控制器芯片业务方面主要分为三块,一是通用型控制器,二是为TOP级别客户定制化开发的芯片,三是部分客户会提供自己的IP,Marvell与他们联合开发的芯片。

Marvell也是RISC-V会员之一,对这个架构保持关注。但Nigel Alvares也表示“正式的导入则需要一个合适的利润点,因为切换架构对芯片设计公司来说有不小的工作量,如果有客户对此提出了批量的需求,我们会考虑推出相关产品。”。

与7大NAND厂紧密合作,领先业界1-2年

当前NAND Flash层数堆叠越来越多,4D NAND这样的新技术也出现了,控制器芯片要如何设计,才能满足和更好利用存储器的先进技术?

Nigel Alvares表示:“首先要考虑的就是低功耗和小尺寸,目前Marvell的控制器采用的是12nm工艺。”

不像手机SoC一直追求7nm甚至5nm最新工艺,12nm对存储行业来说已经是十分先进的工艺了,生命周期会很长,目前业内用12nm做SSD控制器的厂商包括Marvell在内,仅2-3家。至于更先进的7nm和5nm工艺,Nigel Alvares表示Marvell也已经有技术储备,只是现在性价比还不高,不适合采用。

一般来说,控制器厂商的研发进度会领先整个业界1-2年。Marvell目前与全球的7大NAND Flash厂商都有合作,与各家不同特性的NAND进行适配。比如主攻储存级存储器(Storage-Class Memory,SCM)的三星Z-NAND、英特尔3D Xpoint、东芝XL-Flash,或是西部数据和SK海力士主推的ZNS分区存储(Zoned Named Space),都可以推出有针对性的控制器。

理性面对竞争者和贸易战

近年来,中国本土公司在SSD主控芯片开始发力,抢占被传统欧美半导体公司占领的市场。对于这些公司的竞争,Nigel Alvares表示,这个市场很大,没有一家公司能够通吃,存在竞争是合理的。与他们相比,Marvell的优势在于规模,无论从IP库还是影响力上都保持着领先,研发投入也远远高于对手。新创公司往往需要风投输血,一旦资源不足就不能专注未来技术的开发,没有长期规划就只能做眼前的产品,这对公司长远发展不利。

目前Marvell的产品先主要涵盖网络、计算和存储三块,其中存储占业务总量的42%。

在当下中美贸易紧张的形式下,Marvell依然看好中国市场,持续投入了近600人的团队。Nigel Alvares表示,贸易战会有一定影响,但不大,因为这是整体大环境的改变,并不针对某一家外资企业。

 

 

 

 

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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