技術升級推動存儲產業前行

張平

英特爾：數據大爆炸時代的存儲

英特爾在本次CFMS上進行了主題演講。英特爾給出的數據是，到2025年，全球數據量將會增長到175ZB，數據將成為寶貴的資源。為了存儲和處理如此海量的數據，英特爾在很早之前就進入了Flash存儲市場，商業化了17代Flash閃存，包括第一個64層TLC、第一個QLC等。在3DNAND方面，英特爾在2016年發布了第一代32層3DNAND產品，現在已經提升至144層，并且采用的是QLC存儲，最大容量為32TB。

在未來的發展方面，英特爾認為，隨著層數不斷堆疊，NAND在容量方面的發展實際上是不斷收斂的，其原因一方面是堆疊難度越來越高，很難不斷翻倍，另一方面則是高的堆疊層數帶來了工藝方面的挑戰。因此更大的堆疊層數不是唯一提升NAND容量的方法，英特爾在嘗試使用更多的維度來提升NAND的容量。英特爾未來將會引入PLC技術，也就是在一個存儲位上存儲5bit數據，相比之前的4bitQLC，PLC能夠再度提升25%的數據密度。不過目前PLC還存在壽命和讀寫速度等方面的難題，英特爾宣稱他們的QLC技術演進至PLC技術是更為容易實現的。

此外，英特爾還提到了自己的2個創新技術，一個是BBD（BlockByDeck，獨立層），這個技術是指英特爾NAND中，堆疊的不同層（deck）都通過dummyWL隔開，并可以進行獨立的擦除控制，保證其他層的數據完整性不變。另一個技術是EDSFF接口，這個技術使用在SSD上，包括E1.L接口和U.2接口，可以根據不同的應用市場進行選擇。比如E1.L面向大容量和高密度存儲，支持更好散熱并為云存儲優化。另外，英特爾也已經為PCIe4.0做好了準備，并提供了一套解決方案，從各方面支持存儲容量和速度的提升。

總的來看，英特爾在目前的這個數據大爆炸時代，帶來了一整套數據存儲方案，配合英特爾強大的數據處理和計算能力，能夠為數據計算提供極大的方便，我們也期待英特爾的技術和產品進一步推動行業的快速發展。

三星：用全新技術引領數據海洋

三星在CFMS2021上針對現在市場對存儲容量、速度和帶寬的需求進行了分析。三星認為目前數據正在快速增長，但是現有的計算機架構馮·諾依曼架構存在明顯的局限性，需要進一步提升存儲系統的性能。為此，三星提出了三個技術來改善這種情況。

首先是HBM-PIM技術，這個技術是通過HBM存儲結合處理器進行2.5D封裝實現的。所謂PIM，是指集成處理單元的內存（processorinmemory），也就是在內存中集成了小型的處理單元，內存中集成的PCU（可編程計算單元）能夠幫助系統處理部分計算任務，比如目前流行的AI計算任務。不僅如此，PIM還可以智能調用內存中的數據以節約帶寬和功耗。三星的數據顯示，HBM-PIM能夠在AI計算中帶來最高2倍于傳統結構的性能，并最多降低70%以上的功耗。

其次，三星帶來了AXDIMM技術，這是一種在DIMM端使用了PIM技術的新型存儲設備。三星為DIMM內存加入了名為AXDIMMBUFFER的緩沖片，并內嵌處理單元。這樣一來，內存可以智能地對多個內存芯片進行訪問，從而提升效率和性能。三星的數據顯示在部分AI應用中，AXDIMM帶來了最高2倍性能提升和40%的功耗降低。

最后，三星為存儲設備帶來了CXL接口，比如采用CXL的DDR5內存。CXL是一種新的協議，相比現有協議帶寬更高、延遲更低、環節更少，因此能夠使CPU、GPU、FPGA芯片等計算設備和存儲設備之間實現更為快速的互聯。三星展示CXL技術和相關產品，也顯示了三星在存儲行業的深厚積累。

在NAND產品方面，三星還帶來了有關先進通道蝕刻技術的垂直堆棧展示。三星宣稱新的技術可以帶來超過1000層的堆疊，并且計劃在2022年帶來V7的QLC產品。另外，三星在PCIe5.0設備上也計劃提供U.2接口的25W設備，移動設備方面也將提供UFS4.0接口，帶來24Gbps的速度。

美光：智能汽車數據大爆發即將到來

美光認為，在即將到來的后疫情時代，數據存儲發生了重大變化，比如現在相比之前，由于遠程技術、在線技術的發展，實際產生的數據比之前的預測提高了大約20%。隨著產業發展，移動市場、5G和AI市場都要求更高、更快的存儲設備。在嵌入式市場，eMMC由于性能較差，也正在迅速被UFS替代。一般存儲設備也正在從PCIe3.0過渡至PCIe4.0，很快還會過渡到PCIe5.0，在接口和外形尺寸方面，目前的M.2和U.2接口，會過渡到EDSFF以獲得更出色的適用性。

美光著重提到了汽車領域的內容。美光認為隨著技術發展，一輛智能汽車上運行的代碼會達到1億行～3億行，并且自動駕駛會從L2級別一直發展到L5級別，這都會帶來NAND存儲的需求增加。美光預測2021年每輛汽車需要100GB存儲空間，2024年將需要超過300GB。美光在汽車行業深耕30余年，正在深入地根據汽車的發展來實現市場的需求。

在存儲芯片方面，美光目前已經實現了176層NAND的堆疊，相比96層的產品，新品的能效比和性能都提升了2倍，最高傳輸速率可達到1600MT/s。接下來，美光還將持續推進技術研發，推出超過200層堆疊的產品，以及加強過的QLC存儲，加速取代HDD。

國產全面崛起：全產業鏈自主可控

除了國外廠商外，在本次CFMS2021上，國內廠商也展示了大量先進技術，不但力爭實現存儲全產業鏈自主可控，還開始積極主動地探索技術前沿、走入研發的“無人區”。

長江存儲在本次會議上介紹了自己產品研發的部分內容。2021年，長江存儲已經成功研發了Xtacting3.0技術，新的廠房也開始投產，64層的顆粒出貨了3億顆，128層QLC、TLC開始量產，良率也已經達到標準，整個產品也進入了高端智能手機和企業級應用。目前長江存儲希望打造多元化存儲器解決方案，實現更低成本和更高性能，并希望和合作伙伴一起建立良好的產業生態鏈。在具體產品方面，長江存儲展示了第三代NAND產品，也就是YMTCX2-9060，它使用最高為128層512Gb顆粒，基于Xtacting2.0架構構建，支持1600MT/sIO接口，相比上代YMTCX1-9050性能提升了大約20%，同時功耗降低了25%，基本接近理論上限，此外還帶來了更好的工藝和產品可靠性。