全球存儲(chǔ)解決方案領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)Kioxia Corporation成功研發(fā)出一款大容量、高帶寬閃存模塊原型，該模塊對于大規(guī)模人工智能(AI)模型而言至關(guān)重要。這一成果是在日本國家研發(fā)機(jī)構(gòu)——日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)委托的“后5G信息和通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施增強(qiáng)研發(fā)項(xiàng)目(JPNP20017)”框架內(nèi)取得的。這款存儲(chǔ)模塊具備5太字節(jié)(TB)的大容量和64吉字節(jié)每秒(GB/s)的高帶寬。
為解決傳統(tǒng)DRAM存儲(chǔ)模塊面臨的容量與帶寬難以兼顧的問題，Kioxia開發(fā)了一種新的模塊配置，采用閃存顆粒的菊花鏈連接方式。我們還研發(fā)了支持128吉比特每秒(Gbps)帶寬的高速收發(fā)器技術(shù)，以及提升閃存性能的相關(guān)技術(shù)。這些創(chuàng)新已被有效應(yīng)用于存儲(chǔ)控制器和存儲(chǔ)模塊。
該存儲(chǔ)模塊的實(shí)際應(yīng)用有望加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、大數(shù)據(jù)分析和高級(jí)AI處理在后5G/6G移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)服務(wù)器等場景中的應(yīng)用。
1. 研發(fā)背景
在后5G/6G時(shí)代，無線網(wǎng)絡(luò)有望實(shí)現(xiàn)更高速度、更低延遲，并能同時(shí)連接更多設(shè)備。然而，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程云服務(wù)器進(jìn)行處理會(huì)增加包括有線網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的延遲，給實(shí)時(shí)應(yīng)用帶來困難。因此，需要廣泛采用能在更貼近用戶的位置處理數(shù)據(jù)的MEC服務(wù)器，這有望推動(dòng)多個(gè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。此外，近年來，對生成式AI等高級(jí)AI應(yīng)用的需求不斷增長。隨著MEC服務(wù)器性能的提升，存儲(chǔ)模塊也需要具備更大的容量和更高的帶寬。
在此背景下，Kioxia在該項(xiàng)目中專注于提升基于閃存的存儲(chǔ)模塊的容量和帶寬。公司已成功研發(fā)出容量為5 TB、帶寬為64 GB/s的存儲(chǔ)模塊原型，并驗(yàn)證了其可操作性。
2. 項(xiàng)目成果
2.1 采用菊花鏈連接
為實(shí)現(xiàn)兼具大容量與高帶寬的存儲(chǔ)模塊，Kioxia采用了菊花鏈連接方式，每個(gè)存儲(chǔ)板都連接著一串控制器，而非采用總線連接。因此，即使增加閃存數(shù)量，帶寬也不會(huì)下降，且能實(shí)現(xiàn)超越傳統(tǒng)限制的大容量。
2.2 128 Gbps PAM41高速低功耗收發(fā)器
存儲(chǔ)控制器之間的菊花鏈連接采用高速差分串行信號(hào)傳輸（而非并行信號(hào)傳輸）以減少連接數(shù)量，并利用PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制）技術(shù)，以在低功耗下實(shí)現(xiàn)128 Gbps的更高帶寬。
2.3 提升閃存性能的技術(shù)
為縮短存儲(chǔ)模塊中閃存的讀取延遲，Kioxia研發(fā)了閃存預(yù)取技術(shù)——通過在順序訪問時(shí)預(yù)取數(shù)據(jù)來最大限度減少延遲，并將該技術(shù)應(yīng)用于控制器。此外，通過在存儲(chǔ)控制器與閃存的接口中應(yīng)用低幅度信號(hào)和失真校正/抑制技術(shù)，存儲(chǔ)帶寬已被提升至4.0 Gbps。
2.4 存儲(chǔ)控制器與存儲(chǔ)模塊原型研發(fā)
通過應(yīng)用128 Gbps PAM4高速低功耗收發(fā)器以及提升閃存性能的技術(shù)，Kioxia研發(fā)出存儲(chǔ)控制器和存儲(chǔ)模塊原型，其與服務(wù)器的主機(jī)接口采用PCIe® 6.0（64 Gbps，8通道）。該原型存儲(chǔ)模塊表明，在功耗低于40瓦的情況下，可實(shí)現(xiàn)5TB的容量和64GB/s的帶寬。
3. 未來計(jì)劃
除了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析和邊緣端高級(jí)AI處理，Kioxia還將依托生成式AI等新市場趨勢，推動(dòng)該研究成果的早日商業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用。
1 PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制）：一種使用四個(gè)電壓電平表示兩位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。
* PCIe是PCI-SIG的注冊商標(biāo)。
* 公司名稱、產(chǎn)品名稱和服務(wù)名稱可能第三方公司的商標(biāo)。
* 本公告旨在提供有關(guān)我們業(yè)務(wù)的信息，并非也不構(gòu)成出售要約或邀請或者在任何司法管轄區(qū)購買、認(rèn)購或以其他方式收購任何證券的要約邀請，無意引導(dǎo)參與投資活動(dòng)，也不應(yīng)構(gòu)成任何相關(guān)合同的基礎(chǔ)或依據(jù)。
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關(guān)于Kioxia
Kioxia是全球存儲(chǔ)解決方案領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，致力于閃存和固態(tài)硬盤(SSD)的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。其前身Toshiba Memory于2017年4月從1987年發(fā)明NAND閃存的公司Toshiba Corporation分拆而出。Kioxia致力于通過提供產(chǎn)品、服務(wù)和系統(tǒng)來為客戶創(chuàng)造選擇，并為社會(huì)創(chuàng)造基于存儲(chǔ)技術(shù)的價(jià)值，從而提升世界的“記憶”。Kioxia創(chuàng)新的3D閃存技術(shù)BiCS FLASH™正在塑造存儲(chǔ)技術(shù)在高密度應(yīng)用領(lǐng)域（包括高級(jí)智能手機(jī)、PC、汽車系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和生成式AI系統(tǒng)）的未來。
