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美光持續創新突破,推出超越競爭對手的 QLC SSD

Steve Hanna | 2023 年 5 月

多年來,四層單元 (QLC) NVMeTM 資料中心 SSD 一直普遍存在一個問題——因規格過低而無法廣泛採用。使用者在尋找經濟實惠的 SSD,但 QLC 技術犧牲了效能、耐用性和功耗效率,使得 SSD 性價比並不高。簡而言之,它們並非最超值的產品。如今,美光解決了資料中心 SSD 中的這一問題。

我們宣布推出全球首款 200+ 層 SSD1——美光 6500 ION SSD ,利用美光歷來在 NAND 層的領先地位,將 QLC 的價值與三層單元 (TLC) 技術的效能融合在一起,解決了競爭對手 QLC SSD 的許多缺點。這是美光繼推出全球首款 176 層資料中心 SSD全球首款 176 層 QLC SSD 後的短短一年內,以及推出全球首款 QLC SSD(同時也是資料中心 SSD)五年之後,作出的另一項創新。身為第一款 QLC SSD 的產品經理,我對美光 6500 ION SSD 背後耐人尋味的起源故事有著獨特的見解。這個故事可以一直追溯至 2018 年 5 月 21 日,當時我們推出了首個配備 ION 硬碟的 QLC 級別產品——美光 5210 。

當我們首次推出 QLC 時,全世界都對這項技術進步以及有機會獲得更高容量、更低成本 SSD 感到激動。但我們的顧客理所當然地注意到採用 QLC 資料中心 SSD 的隱含成本。儘管 QLC 讓他們節省了購買硬碟的前期費用,但由於 QLC 的單元編程複雜,耗電量較高,有些顧客最終需要支出更高的營運成本。因此,競爭對手現今的 QLC SSD 耐用性比我們的 TLC 同級產品低 5 至 10 倍,隨機寫入效能低 10 至 20 倍,而在除了循序讀取以外的所有領域,規格至少低 20%。隨著 QLC 日漸成熟,以及 SSD 和儲存系統的未來設計將優化 QLC 獨有的高容量,如今 QLC 在資料中心方面的缺點將變得不再重要。然而,現今大多數資料中心的設計並非旨在克服目前 QLC SSD 所面臨的挑戰,因此客戶必須問自己幾個關鍵問題:「我為此付出了多少代價?而我又得到了什麼回報? 我所得到的是否足以滿足我的需求? 如果答案是肯定的,他們便會購買。

在我們初始 QLC 產品的四年使用壽命期間,我們發現許多顧客都願意作出取捨,尤其是在更換傳統 10K RPM 硬碟機 (HDD) 時。我們在 2020 年 4 月的新聞稿中指出,全球大多數的 OEM 都已通過我們 QLC 產品的認證,證明了這一點。在觀察到採用量較高的同時,我們想知道是否有可能幫助顧客在更大的規模上節省成本;如果我們能夠設法節省前期的 QLC 成本,並降低資料中心的 QLC 所產生的年度耗電量和冷卻成本呢?

那麼“我們要怎麼做到呢?” 這個問題促成了美光 6500 ION SSD 的開發。它具備頗受顧客歡迎的 QLC 成本節省與容量擴充功能。此外,它還能降低 20% 的功耗,同時提供更高的效能和耐用性,打消了顧客對 QLC 使用壽命的顧慮。6500 ION 具備每天連續寫入 30 TB 資料(1 SDWPD,即每天連續硬碟機寫入)以及每天隨機寫入 9 TB 資料 (0.3 RDWPD,即每天隨機硬碟機寫入) 的能力,典型的 QLC 續航力缺點在 6500 ION 上已不復存在。6500 ION 在 0.3 RDWPD 時的耐用性比 1 DWPD 7.68TB 的標準 SSD 更高。2

這是一個巨大的模式轉變,正是我們的目標。自從推出全球首台 QLC SSD 以來,我們的使命就是提升標準,創造全球有史以來最有價值的資料中心 SSD,無論內建的 NAND 為 TLC 抑或 QLC。與其鐘情於某種類型的技術,我們更喜歡解決客戶的問題,例如降低儲存裝置的總成本。透過更快地擴充 NAND 層數,與競爭對手的 QLC SSD 相比,我們最終能夠提供永續發展的成本結構,而不會讓顧客再遭遇過去的挫折。許多全球最大的資料中心顧客所展現出的興趣,便是最好的證明。

相較於競爭的 30.72TB QLC SSD,使用者如何從美光 6500 ION SSD 中獲益

  • 平均讀取延遲提升 34%3
  • 循序寫入速度加快 58%4
  • 4KB 隨機讀取 IOPS 提高 62% 5
  • 4KB 隨機寫入 IOPS 提高 30 多倍6
  • 4KB 隨機寫入耐用性提升 10 幾倍,可延長使用壽命並提高靈活性7
  • 面向未來的功能集:OCP 2.0、NVMe 2.0、NVMe-MI 1.2b、SRIS 等
  • 領先業界的安全功能集(FIPS、SPDM 1.2、SHA-512 等)
  • 在獲得上述所有功能的同時,活動功耗降低 20%(20W 對比 25W)
  • 保障供應鏈安全:多個生產製造基地及符合《貿易協定法案》(TAA) 的 SKU
  • 輕鬆擴充您的網路:8
    • 2 台硬碟可達 50GbE 飽和度
    • 3 台硬碟可達 100GbE 飽和度
    • 7 台硬碟可達 200GbE 飽和度
    • 13 台硬碟可達 400GbE 飽和度

美光 6500 ION 目標:提供 TLC 的所有優勢,卻無與 QLC NVMe 資料中心 SSD 相關的妥協。

如您在部署需要不斷擴充容量的工作負載,例如對象儲存、通用雲端儲存、全快閃記憶體陣列、軟體定義儲存(SDS)容量層、NoSQL 資料庫、內容傳輸網路及 AI/ML 資料湖,可以試試美光 6500 ION。

此外,如需 6500 ION SSD 及其配套硬碟(全新美光 XTR NVMe SSD)的詳細資訊,請參閱下列推薦資源,該硬碟可為需要更佳耐用性的工作負載或全快閃記憶體配置提供極佳的耐用性。

推薦資源:

1. 根據截至本文件發佈日前,於公開市場上可用的類似用途 SSD 搭載 NVMe。

2. 7.68 TB SSD 使用者容量為 1 DWPD,表示您可每天寫入 7680GB,而 30.72TB SSD 使用者容量為 0.3 DWPD,表示您可每天寫入 9216GB。

3. 在佇列深度 (QD) 為 1 時,4KB 100% 隨機讀取的平均讀取延遲。

4. 在 QD32 和 QD64 測得改善 58%。相較於競爭對手的硬碟,在 QD 1 到 256 進行的測量實現了從 -7% 到 58% 的改進。

5. 在 QD32 測得改善 62%。相較於競爭者的硬碟,在範圍從 1 到 256 的 QD 進行相關測量時,實現了 18% 到 62% 的改善。

6. 在 QD128,4KB 隨機寫入 IOPS 為 30 倍以上,在 QD1,4KB 隨機寫入 IOPS 為 10 倍以上。

7. Solidigm 文件指出,其耐用性乃以 64KB 100% 隨機寫入工作負載進行評定,且為 0.41 DWPD。Solidigm D5-P5316 在 64KB 傳輸量下的額定耐用性估計為 4KB 傳輸量額定耐用性的 1/16,得出的 4KB 值為 0.0256 (0.41/16)。美光 6500 ION 使用 4KB 隨機寫入工作負載對耐用性進行評定,結果為 0.3 DWPD。

8. 序列讀取、序列寫入和隨機讀取的飽和度指標列示:最常見的客戶飽和度目標。所示值並非基於隨機寫入效能飽和度。假設網路效率為 100%,而真實世界部署中常見的網路效率約為 80%。由於有關值僅用於概念比較,因此您所需的硬碟可能比所列示者更少。

Director, Product Management

Steve Hanna

Steve Hanna is Director of Product Management for Micron’s Data Center Value SSDs. Steve’s products have won the world’s highest innovation honors and the Micron 6550 ION is his sixth straight “world’s first” product developed by starting with the customer and working backwards to arrive at a breakthrough solution.