内存与存储在数据为王的时代扮演着至关重要的角色

发布日期:2021-07-10 14:11   来源:未知   阅读:

  数字经济已成为社会发展的关键组成部分,以数据为核心的智能化升级惠及千行百业,每一家企业都在试图从中获取有效的数据洞察。

  麦肯锡预计,数据将在全球范围内创造13万亿美元的商机,并且会持续高速增长,5GAI加速了这一数据创新趋势,人们可以利用机器学习深度学习等技术更深入的探索和分析数据,将智慧体验从云端蔓延到边缘,从消费端拓展至生产场景,充分释放数据的商业价值。

  “所有的这些创新会带来颠覆性的力量,大大改变并提升我们面向所有终端市场的价值主张,不仅是手机、笔记本电脑等客户端设备,还有智能边缘,包括自动驾驶汽车和工业物联网。”

  美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana谈到,“可以说,数据中心中有很多激动人心的创新,有很多AI功能被使用,对大量数据的应用也成为现实。”这些前沿技术高速增长的背后,是半导体产业的繁荣,而内存和存储则是半导体行业增长最快的领域,这也是美光的机遇所在。

  根据世界半导体贸易统计组织和世界银行的数据,20多年前内存和存储的营收占半导体营收只有10-11%,如今这一比例已提升至25%-35%,仍然呈现增长态势,DRAM和NAND的人均消费量也是有增无减,反映出各种各样的电子/半导体产品在市场中被大量采用,以及部署这些新技术和能力对经济生产力带来了大幅提升。

  在台北国际电脑展COMPUTEX 2021期间,美光发布了多项产品创新,涵盖基于其176层NAND及1α DRAM制程的内存和存储创新产品,并推出业界首款面向汽车应用的UFS3.1解决方案。

  根据IDC的数据,2021年全球PC市场的日均交付量约为100万台,这主要得益于线上教育、多屏互动、远程医疗、在线办公等数字场景的快速推进,其中,像轻薄PC、Chromebook等个人计算设备在行业细分场景的应用。

  让人们对高性能、低功耗、高性价比、安全可靠等特性有了更高的要求,SSD和M.2 SSD逐渐进入了人们的视野。此外,PCIe 4.0也会在今年秋季迎来高速发展,出货量在未来两年预计将增长6倍以上。通过在系统级的产品中引入176层NAND和QLC NAND技术,美光能够兼顾更高的性能和低成本、低功耗。

  美光发布的Micron 3400、Micron 2450固态硬盘具备设计灵活、高性能、低功耗等特点,支持最新的NVMe版本,可满足从专业工作站到超薄笔记本应用的全天候使用。

  Micron 3400提供两倍读吞吐量,最大写吞吐量提高85%,可满足实时3D渲染、计算机辅助设计、游戏、动画等严苛的应用需求,最大容量达到2TB。Micron 2450最大限度发挥了PCIe 4.0性能,为用户提供高响应速度体验,且提供三种外形尺寸,最小为22x30mm的M.2规格,为客户产品设计带来了足够的灵活性,最大容量为1TB。

  未来,美光还将及时满足客户对于PCIe 5.0的要求。“PCIe快速升级的推动力在于,一开始要能够整合更快速的TCP卸载引擎,比如将GPU整合到平台,实现与NIC(网络接口控制器)连接的高速带宽。”

  美光科技企业副总裁兼存储产品事业部总经理Jeremy Werner表示,“我们预期,大部分平台一开始导入PCIe 5.0的时候,会将额外的带宽放在PCIe通道上,加速NIC以及未来连接到CXL的设备,这也是5.0和4.0的不同之处。待市场成熟到可量产这些技术时,美光就会提供相应的SSD。”

  从1z纳米制程到1α节点制程,美光在DRAM和NAND领域一直处于领先地位,并将在本月快速批量出货基于1α节点的LPDDR4x 产品。同时,美光还完成了基于1α节点的 DDR4产品在第三代AMD EPYC等数据中心平台上的验证。

  这些产品均在美光台湾地区的DRAM晶圆厂进行批量生产,其中包括新近扩建的台中A3工厂。相较上一代基于1z节点的LPDDR4x产品,1α节点制程为移动应用带来了40%的内存密度提升和20%的能效提升,适用于需要长续航时间的手机应用。

  尤其是拍摄照片和视频等需要占用大量内存的应用场景,也可用于笔记本电脑的移动办公需求。目前,美光已经与宏碁开展了深度合作,将基于1α节点的LPDDR4x和DDR4产品集成至宏碁系统中。

  美光在基础架构层集成了DDR和LPDDR优化,并通过1α制程技术释放了产品潜力,这也为之后的DDR5奠定了基础。与DDR4相比,DDR5的数据速率提升两倍,在突发长度(burst length)、bank组(bank groups)架构方面具有创新。

  为系统提供了更强的韧性和有效带宽,以满足AI等高性能需求的工作负载。在同样速率3200MT/s下,DDR5比DDR4提供了多出36%的有效带宽应用,可以快速转化为性能提升,有效带宽也比DDR4高出85%。

  为了加快DDR5的普及,美光启动了DDR5技术赋能计划(TEP),吸引了包括系统和芯片服务商、渠道合作伙伴、云服务提供商和原始设备制造商在内的100多家业界头部企业的250多位设计和技术领导参与,共同打造解决方案,加速产品的设计和验证,最终正式推向市场。

  从上面的金字塔架构图可以看到,客户所面临的内存和存储环境正在日趋复杂,从处理器、直接内存(direct memory)通过I/O互连,到封装内存如高带宽内存(HBM)和直接DDR内存,再到Compute Express Link(CXL)出现。

  这一允许内存和处理器以开放形式连接的创新开放标准,创造了近内存(near memory)和远内存(far memory)的阶梯划分,为不同场景需求的应用带来了相应更适合的解决方案。

  要达到这个目标,内存和存储技术不仅要分散处理,还要考虑如何能够聚合,这就要使用CXL。美光科技高级副总裁兼计算与网络事业部总经理Raj Hazra:“为了让分散式运算的力量可以释放到最大,我们把存储和内存进行分散,又把这两者在需要的时候和运算聚合在一起,这将是很快能在数据中心领域看到的一大创新。”

  Raj Hazra进一步介绍道,解决AI模型在横向扩展和纵向扩展方面的挑战,需要让内存带宽与计算增长达到某个平衡点。以scale up(纵向扩展)为例,每个计算单元从50到100再到1000,提供所需带宽(如使用HBM或高速DDR)很重要。

  不过当模型到了一定规模时就无法只使用单一节点,而是要分散到多个节点上。对于AI这类高性能计算应用来说,可组合系统(composable)可以在模型、模型训练与数据编排分散到多个计算单元时发挥重要作用,加上内存的创新,互相连接的架构让内存与互联架构协作,使得数据能够缓存在距离计算更近的地方。

  “把原来需要scale up(纵向扩展)的问题变成scale out(横向扩展)的问题,利用高性能计算的技术来分布处理计算问题,同时进行加速,即使在分布的系统架构里,依然能处理带宽与延迟的巨大挑战。

  简而言之,根据模型大小与计算需求增长的速度,唯一有效的解决方案就是提供具有独特属性的超高性能内存,以智能方式提供数据来做计算,并通过互联网络覆盖整个系统,即时提供数据,最小化延迟。”Raj Hazra说。

  如何从智能云向智能边缘延伸,这是上下游厂商都在思考的问题。当计算被推进到网络边缘,更加靠近数据源头,终端设备可以在接近本地一侧获得分析响应,以缓解从端到云的数据量传输负担,与之相应的存储和带宽成本也会减少。

  Gartner预测,到2025年75%的数据会在数据中心以外的地方产生和被处理,这为边缘计算开启了空前的市场空间,而汽车领域就是其中的代表www.yaxipi.com

  市场研究和战略咨询公司Yole Dédeveloppement (Yole)预计,车用NAND市场规模到2025年将增长至36亿美元,是2020年9亿美元的近四倍。随着汽车越来越倚赖软件,汽车上的数据中枢需要高性能存储,以便能够近乎实时地处理大量信息。

  配备ADAS的汽车目前运行的代码超过1亿行,这些代码必须被快速存储并读取,从而在边缘实现更快捷的用户体验和更迅速的决策。

  美光在汽车行业深耕30余年,拥有数万亿英里里程的产品经验,在座舱功能、增强车内互联、共享服务、自动驾驶辅助系统四个方面推动着车用内存创新。美光宣布送样128GB和256GB容量、基于96层NAND技术的车用UFS 3.1托管型NAND产品(今年第三季度投产),为智能边缘应用带来创新。

  随着车载信息娱乐系统不断发展,汽车内集成了高清显示屏和基于人工智能的人机交互功能,美光UFS 3.1产品线为此类应用提供了所需的高吞吐量和低延迟性能。

  美光UFS 3.1的数据读取性能是UFS 2.1的两倍,而且能够快速启动,降低了数据密集型车载信息娱乐和高级辅助驾驶系统(ADAS)的延迟。UFS 3.1的连续写入性能提高了50%,可满足3级以上ADAS系统和黑匣子应用中不断增长的传感器和摄像头数据对于实时本地存储的需求。

  “我们是高通骁龙汽车平台上的一员,是下一代UFS首选解决方案。凭借UFS 3.1,我们可以为驾驶员提供更即时的体验,更快地打开应用、更流畅地切换车内应用的能力。”

  与此同时,中国汽车市场的创新也在加速推进,美光科技企业副总裁兼嵌入式产品事业部总经理Kris Baxter称,“我们会与OEM、一级(tier 1)、0.5级(tier 0.5)供应商合作,了解车用领域的未来需求。

  同时,我们也和芯片组厂商携手合作,黑龙江某高校情侣教室啪啪被全程直播!有人。无论是中国还是美国芯片厂商,确保大家有一致的界面要求,下一代系统单芯片也要支持UFS 3.1。我们现在的生态伙伴包括系统SoC厂商和一级厂商等等,希望大家在未来标准上能够有相对一致的共识。”

  内存与存储在数据为王的时代扮演着至关重要的角色,美光希望通过技术领导力来持续提升盈利能力,而不仅仅是产品的市场份额。“现在的美光是一个全新的美光,财务上非常稳健和扎实,因此可以非常有信心地在技术发展的各个阶段都保持投资,维持技术领先性。

  我们在全球的团队都在推动技术的发展,能够获得公司投资的支持,在技术的各个阶段都能推出世界顶尖的产品和技术,让美光成为在DRAM和NAND两个领域同时领先的龙头企业。”Sumit Sadana表示,“对于美光而言,长线布局非常重要,放眼长期才能与客户维持稳健的关系。我们对每一位客户都充满敬佩,一直在持续努力维护与客户的长期关系。”

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