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平头哥首款企业级SSD就是“王炸”,国产SSD主控芯片地位再提升

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-11-02 11:07:30

存储市场SSD主控芯片赛道迎来重量级新“玩家”:11月1日,阿里巴巴平头哥宣布推出旗下首款SSD主控芯片——镇岳510,进军企业级SSD市场。

平头哥介绍,镇岳510内置玄铁910 RISC-V多核CPU,采用平头哥自研芯片架构,支持PCle 5.0主机接口以及DDR5.0内存接口。

性能上,镇岳510支持3400K IOPS的能力,每瓦功耗可提供420K IOPS的性能,实现4μs超低时延,比业界主流降低30%以上 ,误码率低至10^-18。

该款芯片将首先在阿里云上线使用,可应用于AI、在线交易、大数据分析、高性能数据库等业务场景。

平头哥首款企业级SSD就是“王炸”,国产SSD主控芯片地位再提升

平头哥「不走寻常路」

迈进企业级SSD主控芯片领域

资料显示,平头哥半导体于2018年9月宣布成立,是阿里巴巴集团的全资半导体芯片业务主体。平头哥在成立之后,在数据中心领域投入大量研发并取得了一系列成果,但这一阶段,平头哥更多的向外界展示的是一家算力芯片公司形象,推出产品包括通用CPU倚天710、AI推理芯片含光800等产品。

尽管存储作为云数据中心的核心组件之一,拥有广阔的市场空间,但这一市场几乎被传统存储企业掌握,鲜有互联网科技巨头涉足,平头哥进入存储领域看似是在不走寻常路。

但对于平头哥而言,SSD主控芯片的技术发展迎来了新的节点,此刻入局是最佳时机。平头哥产品总监周冠锋表示,过去几年SSD接口已经从PCle 3.0、 PCle 4.0过渡到PCle 5.0,2023年是SSD从PCle 4.0到PCle 5.0演进的节点,因此平头哥提前规划了这颗支持PCle 5.0的SSD主控芯片,以应对全新的市场趋势。

另一方面,云计算定义硬件正在成为新的趋势,2021年,平头哥推出首颗为云而生的CPU倚天710,该芯片通过阿里云对外服务,可大幅提升算力性价比,目前已服务小米、嘉丰永道、新开普等公司。而现在,云存储也亟需从底层芯片上实现变革。

因此,平头哥推出这颗SSD主控芯片也在情理之中。据介绍,平头哥SSD主控芯片从2021年上半年正式立项,并逐步掌握了SSD主控芯片设计的全部技术,经过两年时间的研发,镇岳510正式在云栖大会期间问世,并在多项核心指标上位居业界领先地位。

当然,平头哥并没有盲目布局,在存储这条产品线上会保持相对克制的策略。周冠锋强调,镇岳510平头哥目前会继续沿着高端企业级路线进行演进,不会拓展到消费级、车规、工规等市场。

企业级SSD与消费级SSD的区别

众所周知,SSD根据使用的场景不同,分为企业级SSD和消费级SSD。消费级SSD就是普通消费者们在个人PC、笔记本等设备上使用安装的SSD,企业级SSD则被应用在各大数据中心的服务器中,那么企业级SSD与消费级SSD之间的区别在哪?

平头哥首款企业级SSD就是“王炸”,国产SSD主控芯片地位再提升

企业级SSD多用于7x24小时运行的数据中心服务器,对产品的实时反应以及数据安全稳定性具有较高要求,同时也对SSD的读写速度以及响应延迟都有着更严苛的要求。而消费级SSD并不像企业级SSD一样长时间满载,只在初始时间提供较高的读写性能,但随着读写数据量的增加会逐渐降速,并且响应延迟也会有一定增长。

断电保护也是SSD上必不可少的一环,但企业级SSD相比消费级更为严苛。企业级SSD配备了专用电容以及断电保护电路,在突然断电时由SSD主控从专用电容中获取电能,以留出足够的时间来完成现有的写入任务,降低数据丢失的风险。消费级SSD的断电保护则是在固件算法层面实现,一般只能保护FTL(闪存转译层)的数据,避免掉盘变砖,而无法保护DRAM中缓存的其他用户数据。

SSD有几个关键的指标来衡量其可靠性,UBER(Uncorrectable Bit Error Rate,不可修复的错误比特率)和MTBF(Mean Time Between Failure, 平均故障间隔时间)。这也是区分企业级和消费级SSD的重要标准,消费级SSD的UBER通常为每10^16个bit中出现1个错误,企业级SSD的UBER则要求每10^17个bit中出现1个不可修复错误。消费级SSD的MTBF通常为150万小时,企业级SSD的MTBF至少要保持200万小时。

通常情况下,企业级SSD必须能够承受需全天24小时访问数据的数据中心服务器的常见情形中繁重的写入活动,而个人消费级SSD每天大概只有不超过12小时的充分利用时间,因此对于产品的耐用度要求也是不一样的。消费级TLC SSD中,通常1TB容量能够提供600T总写入寿命,而企业级则是以DWPD来计算耐用度,5年质保的1.92TB SSD提供1 DWPD意味着保修期内能够每天整盘写入1次,也就是总共3504TB的写入寿命。

未来需求

过去几个月由于需求不足及供应过剩,NAND闪存和SSD的平均销售价格都在一直下降。由于业界更多地选用SSD,以替换以往的HDD,使得SSD销售数量和总销售额都出现了增长。

2022年SSD的市场规模为290亿美元,销售数量为3.52亿,研究机构Yole Group预计五年后的2028年,SSD市场规模将达到670亿美元,销售数量增加至4.72亿,2022年至2028年的复合年增长率约为15%。

2022年的3.52亿块SSD里,企业级SSD约有5500万块,其余为客户端SSD。企业级SSD以PCIe SSD为主,约占55%,也就是3000万块左右,PCIe SSD的比例到了2028年将上升至71%,对应的是7900万块。客户端SSD的PCIe SSD比重也会同样增加,占比从2022年的85%提升至96%,数量从2.52亿增加至3.47亿。

Yole Group预计2028年将有69%的企业SSD使用PCIe 5.0接口,而使用PCIe 6.0接口的SSD占比为16%。如果是客户端SSD,2028年PCIe 6.0 SSD仅占微不足道的3%。

2022年SSD的市场规模从2021年的340亿美元降至290亿美元,在Yole Group看来这种急剧下滑是一次性事件。由于市场存在较多不确定因素,Yole Group没有对2023年市场的整体前景、数量和金额作出预测,不过认为客户端SSD为了几年的需求都相对疲软,而企业SSD会受到数据中心领域需求的推动。

平头哥首款企业级SSD就是“王炸”,国产SSD主控芯片地位再提升

PCIe 4.0 SSD发展前景大

据IDC针对中国企业级SSD市场份额的研报统计,2021年市场规模增长16.2%,达到32.8亿美元(约合人民币225.3亿),约占全球市场的16.9%。此外,该机构还预测,到2025年,全球SSD市场规模将达到255.1亿美元,中国企业级SSD市场规模将增至489亿元人民币,5年间的复合增速约25%,其中PCIe SSD市场份额比例将从2020年的59%增至90%。

近年来,中国大陆存储厂商积极发力PCIe 3.0、PCIe 4.0,以及PCIe 5.0企业级SSD。TrendForce数据显示,我国企业级SSD的出货量在2019年还不到400万片,预计到2025年将超过1,300万片,其中的年增长率将超过18%。其中,英特尔和三星依托技术生态、供应链整合等能力要素处于主导地位,市场占比合计接近70%。同时,本土厂商实力正在快速提升,这将有望改变当下的市场格局。

薛立成指出,一款成功的产品要有准确的市场定位。未来三到五年,企业级存储市场会以PCIe 4.0 SSD为主。未来4年,PCIe 4.0的占比超过了70%,国内外的PCIe 4.0 CPU生态系统都具备完全的成熟度,可以说PCIe 4.0的SSD也是不折不扣的刚需产品。另外,随着NVMe 2.0的推出,更多用户希望未来的SSD能支持,包括分区命名空间、Endurance Group管理等新特性,前者可有效地减少客户对磁盘的写入数量,后者可为多用户、多应用提供与之匹配的性能。因此,既支持PCIe 4.0接口又支持NVMe 2.0协议的STAR2000,将能在企业级SSD市场上赢得认可。