Kioxia推出串联闪存"珠链"PCIe 6原型存储设备

Kioxia公司开发了一款专为边缘服务器设计的高速闪存驱动器原型，采用串联连接的闪存"珠链"架构，并使用PCIe 6总线接口。

这种边缘服务器主要面向移动边缘计算单元，通过5G或6G蜂窝网络连接物联网设备，并使用AI模型处理输入数据。由于DRAM成本高昂，这些服务器的内存容量有限，因此需要高带宽的闪存来增强DRAM性能。

Kioxia设计了一种提升带宽的新方法，使用分离式"珠链"闪存串联连接，采用差分串行信号传输而非并行信号传输，每个信号可传输2位数据而非1位。该公司构建的原型设备容量为5TB，通过8通道PCIe Gen 6总线向主机服务器处理器传输数据时，数据传输速率可达64 GBps。

相比之下，美光9650 Pro SSD采用PCIe Gen 6 x 4通道连接，容量范围为6.4TB至25.6TB，可提供高达28 GBps的顺序读取带宽和14 GBps的顺序写入带宽，每通道7 GBps。Kioxia的HBF原型在相同PCIe Gen 6总线上使用8个通道，从5TB容量提供高达64 GBps的传输速度，总吞吐量是美光9650 Pro的约2.3倍，但按每通道计算仅高出约14%（8 GBps对比7 GBps）。

Kioxia的高带宽闪存(HBF)采用闪存珠链和控制器串联连接到每个存储板，而非总线连接方式。该公司表示"即使增加闪存（珠链）数量，带宽也不会下降"。每个串联信号传输2位数据通过PAM4（4级脉冲幅度调制）实现，使用四个不同电压级别编码数据，提供四种可能的2位组合：00、01、10和11。PCIe 6也使用PAM4信号传输。

该公司开发了128 Gbps PAM4高速低功耗收发器，原型的64 GBps带宽功耗不到40W。据了解，美光9650 Pro在顺序读取操作期间峰值功耗为25W。

Kioxia表示，通过在接口中应用低幅度信号传输和失真校正/抑制技术，实现了存储珠链与控制器之间4 Gbps的带宽。在顺序数据访问期间，通过控制器预取技术缩短了读取延迟。

Sandisk作为Kioxia的NAND闪存制造合作伙伴，也拥有HBF技术但实现方式不同。Sandisk的HBF是一组堆叠的NAND层，通过连接线（硅通孔或TSV）将每层连接到基础转接单元，然后连接到主机GPU，而非串行连接。

Kioxia正在开发其HBF技术，用于涉及物联网、大数据分析和AI处理的移动边缘服务器。

Q&A

Q1：Kioxia的高带宽闪存技术有什么特点？

A：Kioxia的高带宽闪存(HBF)采用串联"珠链"架构，使用差分串行信号传输，每个信号可传输2位数据。该技术通过PAM4调制实现，即使增加闪存数量也不会降低带宽，5TB容量原型可提供64 GBps传输速度。

Q2：这种新闪存技术相比传统SSD有什么优势？

A：相比美光9650 Pro SSD，Kioxia HBF原型总吞吐量提升约2.3倍，达到64 GBps。虽然按每通道计算仅高出14%，但整体性能显著提升，同时功耗控制在40W以下，适合边缘服务器应用。

Q3：高带宽闪存主要应用在哪些场景？

A：主要面向移动边缘服务器，用于物联网、大数据分析和AI处理。这些服务器通过5G或6G网络连接物联网设备，由于DRAM成本限制内存容量，需要高带宽闪存来增强性能。