PCIe 5.0 SSD下半年開戰(zhàn)，選擇你的控制器參團

PCIe5.0為我們承諾了超強的性能，以32GT/s的帶寬做到了PCIe4.0的兩倍。雖然PCIe4.0的產(chǎn)品才剛在客戶或企業(yè)級應(yīng)用中普及開來，但PCIe5.0的產(chǎn)品目前還處于早期階段，還沒有量產(chǎn)產(chǎn)品面世。
而PCIe6.0雖然號稱速度是PCIe5.0的兩倍，目前仍在研發(fā)階段，預(yù)計要在2025年之后才會開始大規(guī)模商用。而每當新標準推行下的落地市場，往往都是消費和企業(yè)級存儲，PCIe5.0也不例外。近來不少廠商都推出了針對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這些控制器沒能量產(chǎn)的話，僅靠顆粒準備就緒也是不夠的。
消費級“首殺”：群聯(lián)E26
    群聯(lián)在去年就公開了其下一代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。該控制器基于兩個低功耗的ARM R5 CPU和三個群聯(lián)自研的CoXProcessor2.0處理器，采用臺積電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級和企業(yè)級存儲，不過當時并沒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，從實機軟件測試的結(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，寫入速度達到12727.24MB/s，約合13GB/s。這與其公布的紙面參數(shù)基本吻合，其4K隨機讀取速度達到1500K IOPS，4K隨機寫入速度達到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)不再處于硬件開發(fā)階段，而是專注于固件構(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)lashtecNVMe4016，一款專為企業(yè)級和數(shù)據(jù)中心準備的PCIe5.0 SSD控制器。正如其名，F(xiàn)lashtecNVMe4016支持標準的NVMe2.0主機接口，在對數(shù)據(jù)中心SSD尺寸的支持上更是基本實現(xiàn)了全覆蓋，包括E1.S和E3.S這樣的短卡，以及E1.L和E3.L這樣的長卡，以及常見的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的靈活度可謂相當高了。

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

當然了，SSD最重要的還是存儲性能。Microchip給出的數(shù)據(jù)中，F(xiàn)lashtecNVMe4016上的16個可編程NAND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順序讀寫速度均可做到14GB/s以上，4K隨機讀取速度達到3M IOPS以上。這個性能表現(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

對于企業(yè)級和數(shù)據(jù)中心的存儲應(yīng)用來說，另一項關(guān)鍵的需求自然是安全性，NVMe4016在這方面提供了雙簽名認證和可信平臺支持。除此之外，在大規(guī)模部署之下，另一個不得不考慮的因素就是TCO，目前這類SSD存儲的成本還是相對較高，也是不少云存儲應(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。通過架構(gòu)和半導體設(shè)計上的技術(shù)，F(xiàn)lashtecNVMe4016實現(xiàn)了一系列高級電源管理特性，比如處理器核心的自動閑置等等。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一致。
FlashtecNVMe4016還有一個獨具一格的特色，那就是它集成了一個全新的可編程機器學習引擎，支持各種AI和ML應(yīng)用中的模式識別和分類。該引擎帶來的加速，無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？
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離我們還有多遠呢？無論是群聯(lián)E26這樣的面向客戶級SSD的控制器，還是MicrochipFlashtecNVMe4016這種企業(yè)級/數(shù)據(jù)中心SSD控制器，其實都還沒有完全量產(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發(fā)測試了樣品，預(yù)計是在今年下半年才會有產(chǎn)品面世。而Microchip的FlashtecNVMe4016則要2023年下半年才會全面投產(chǎn)，滿足2024年到2025年相關(guān)產(chǎn)品的需求，這一時間規(guī)劃與另一家SSD控制器廠商Silicon Motion也相吻合。
畢竟群聯(lián)主打的還是一個消費級SSD市場，在產(chǎn)品的推出速度上確實經(jīng)?？烊艘徊剑@一點在PCIe4.0時代也能看出，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市場中的?？?。早在流片前，E26的控制器IP和固件就在FPGA環(huán)境中同時開發(fā)了，就是為了確保最快的上市時間。
但考慮到目前對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PCIe5.0的支持也僅限于桌面端，移動端目前還是僅僅支持PCIe4.0。至于AMD的話，只有計劃今年年末的Zen4處理器才會支持到PCIe5.0，除去消費級芯片外，一些服務(wù)器芯片倒是可能很快支持到PCIe5.0，但這類PCIe5.0 SSD仍在醞釀過程中，所以一時半會也不會與我們相見。更讓人的擔心的還是成本問題，從目前的市場行情上來看PCIe4.0的SSD售價還沒有降下來，若是這時PCIe5.0SSD推出的話，勢必會像DDR5內(nèi)存一樣，以高價位面世。