PCIe 5.0 SSD下半年開(kāi)戰(zhàn)，選擇你的控制器參團(tuán)

PCIe5.0為我們承諾了超強(qiáng)的性能，以32GT/s的帶寬做到了PCIe4.0的兩倍。雖然PCIe4.0的產(chǎn)品才剛在客戶(hù)或企業(yè)級(jí)應(yīng)用中普及開(kāi)來(lái)，但PCIe5.0的產(chǎn)品目前還處于早期階段，還沒(méi)有量產(chǎn)產(chǎn)品面世。
而PCIe6.0雖然號(hào)稱(chēng)速度是PCIe5.0的兩倍，目前仍在研發(fā)階段，預(yù)計(jì)要在2025年之后才會(huì)開(kāi)始大規(guī)模商用。而每當(dāng)新標(biāo)準(zhǔn)推行下的落地市場(chǎng)，往往都是消費(fèi)和企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)，PCIe5.0也不例外。近來(lái)不少?gòu)S商都推出了針對(duì)PCIe5.0 NVMeSSD的方案，除了三星這樣使用自研控制器方案的廠商外，市面上不少SSD還是用的第三方的SSD控制器?？梢哉f(shuō)這些控制器沒(méi)能量產(chǎn)的話，僅靠顆粒準(zhǔn)備就緒也是不夠的。
消費(fèi)級(jí)“首殺”：群聯(lián)E26
    群聯(lián)在去年就公開(kāi)了其下一代PCIe5.0 SSD控制器E26（PS5026-E26），一款集低功耗高性能特性于一身的控制器。該控制器基于兩個(gè)低功耗的ARM R5 CPU和三個(gè)群聯(lián)自研的CoXProcessor2.0處理器，采用臺(tái)積電12nm工藝打造，支持M.2、U.3、E1.S和E3.S這樣的SSD外形尺寸，最高支持到32TB的容量。由此可以看出主打的還是消費(fèi)級(jí)和企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)，不過(guò)當(dāng)時(shí)并沒(méi)有公布這一控制器的具體性能。

微星與群聯(lián)打造的PCIe5.0 SSD樣品 / 微星

群聯(lián)終于在今年的CES上，展示了其首款PCIe5.0的SSD控制器方案E26的具體性能，從實(shí)機(jī)軟件測(cè)試的結(jié)果可以看出，基于E26控制器方案的PCIe5.0 SSD已經(jīng)將讀取速度提升至了13815.38MB/s，寫(xiě)入速度達(dá)到12727.24MB/s，約合13GB/s。這與其公布的紙面參數(shù)基本吻合，其4K隨機(jī)讀取速度達(dá)到1500K IOPS，4K隨機(jī)寫(xiě)入速度達(dá)到2000K IOPS。

E26在CrystalDiskMark中的性能表現(xiàn) / 群聯(lián)

群聯(lián)表示，E26目前已經(jīng)不再處于硬件開(kāi)發(fā)階段，而是專(zhuān)注于固件構(gòu)筑和性能優(yōu)化。在量產(chǎn)首發(fā)上，群聯(lián)一向做得非常到位。在群聯(lián)已有諸多合作伙伴的聯(lián)手下，相信市面上不久后會(huì)有一大批PCIe5.0 SSD用到這一控制器芯片。
性能Tier1：MicrochipFlashtec NVMe 4016
Microchip終于也在近期推出了Flashtec第四代NVMeSSD控制器，F(xiàn)lashtecNVMe4016，一款專(zhuān)為企業(yè)級(jí)和數(shù)據(jù)中心準(zhǔn)備的PCIe5.0 SSD控制器。正如其名，F(xiàn)lashtecNVMe4016支持標(biāo)準(zhǔn)的NVMe2.0主機(jī)接口，在對(duì)數(shù)據(jù)中心SSD尺寸的支持上更是基本實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，包括E1.S和E3.S這樣的短卡，以及E1.L和E3.L這樣的長(zhǎng)卡，以及常見(jiàn)的U.2、U.3，也支持定制的尺寸。加上最高支持到200TB以上的SSD容量，F(xiàn)lashtecNVMe4016的靈活度可謂相當(dāng)高了。

FlashtecNVMe4016與不同尺寸的SSD產(chǎn)品 /Microchip

當(dāng)然了，SSD最重要的還是存儲(chǔ)性能。Microchip給出的數(shù)據(jù)中，F(xiàn)lashtecNVMe4016上的16個(gè)可編程N(yùn)AND閃存通道支持到最高2.4GT/s，充分利用了PCIe5.0x4的帶寬。FlashtecNVMe4016的128KB順序讀寫(xiě)速度均可做到14GB/s以上，4K隨機(jī)讀取速度達(dá)到3M IOPS以上。這個(gè)性能表現(xiàn)在已公布的PCIe5.0 SSD速度中，也是數(shù)一數(shù)二的了。

FlashtecNVMe4016架構(gòu)與參數(shù) / Microchip

對(duì)于企業(yè)級(jí)和數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，另一項(xiàng)關(guān)鍵的需求自然是安全性，NVMe4016在這方面提供了雙簽名認(rèn)證和可信平臺(tái)支持。除此之外，在大規(guī)模部署之下，另一個(gè)不得不考慮的因素就是TCO，目前這類(lèi)SSD存儲(chǔ)的成本還是相對(duì)較高，也是不少云存儲(chǔ)應(yīng)用最大的成本支出所在，而FlashtecNVMe4016降低TCO的方法正是提高能效。通過(guò)架構(gòu)和半導(dǎo)體設(shè)計(jì)上的技術(shù)，F(xiàn)lashtecNVMe4016實(shí)現(xiàn)了一系列高級(jí)電源管理特性，比如處理器核心的自動(dòng)閑置等等。根據(jù)Microchip給出的數(shù)據(jù)，與上一代產(chǎn)品相比，能耗改善了30%，這與三星PM1743與前一代相比的改進(jìn)一致。
FlashtecNVMe4016還有一個(gè)獨(dú)具一格的特色，那就是它集成了一個(gè)全新的可編程機(jī)器學(xué)習(xí)引擎，支持各種AI和ML應(yīng)用中的模式識(shí)別和分類(lèi)。該引擎帶來(lái)的加速，無(wú)疑加大了基于該控制器的SSD在AI/ML服務(wù)器中的吸引力。
PCIe5.0 SSD離我們還有多遠(yuǎn)？
自然以上這些控制器承諾的性能都讓人心生向往，但這些PCIe5.0 SSD離我們還有多遠(yuǎn)呢？無(wú)論是群聯(lián)E26這樣的面向客戶(hù)級(jí)SSD的控制器，還是MicrochipFlashtecNVMe4016這種企業(yè)級(jí)/數(shù)據(jù)中心SSD控制器，其實(shí)都還沒(méi)有完全量產(chǎn)。比如E26在去年9月的新聞中就已經(jīng)宣布成功完成了12nm流片，不久前已經(jīng)與主板制造商合作開(kāi)發(fā)測(cè)試了樣品，預(yù)計(jì)是在今年下半年才會(huì)有產(chǎn)品面世。而Microchip的FlashtecNVMe4016則要2023年下半年才會(huì)全面投產(chǎn)，滿(mǎn)足2024年到2025年相關(guān)產(chǎn)品的需求，這一時(shí)間規(guī)劃與另一家SSD控制器廠商Silicon Motion也相吻合。
畢竟群聯(lián)主打的還是一個(gè)消費(fèi)級(jí)SSD市場(chǎng)，在產(chǎn)品的推出速度上確實(shí)經(jīng)?？烊艘徊剑@一點(diǎn)在PCIe4.0時(shí)代也能看出，比如群聯(lián)的E16控制器基本出現(xiàn)在了差不多所有第一代PCIe4.0 SSD上，而E18控制器更是成了2021年SSD市場(chǎng)中的?？汀Ｔ缭诹髌?，E26的控制器IP和固件就在FPGA環(huán)境中同時(shí)開(kāi)發(fā)了，就是為了確保最快的上市時(shí)間。
但考慮到目前對(duì)PCIe5.0的支持并不完善，比如英特爾的12代AlderLake處理器，而且該系列處理器對(duì)PCIe5.0的支持也僅限于桌面端，移動(dòng)端目前還是僅僅支持PCIe4.0。至于AMD的話，只有計(jì)劃今年年末的Zen4處理器才會(huì)支持到PCIe5.0，除去消費(fèi)級(jí)芯片外，一些服務(wù)器芯片倒是可能很快支持到PCIe5.0，但這類(lèi)PCIe5.0 SSD仍在醞釀過(guò)程中，所以一時(shí)半會(huì)也不會(huì)與我們相見(jiàn)。更讓人的擔(dān)心的還是成本問(wèn)題，從目前的市場(chǎng)行情上來(lái)看PCIe4.0的SSD售價(jià)還沒(méi)有降下來(lái)，若是這時(shí)PCIe5.0SSD推出的話，勢(shì)必會(huì)像DDR5內(nèi)存一樣，以高價(jià)位面世。