iPhone Air发布,超薄设计迈向乔布斯玻璃手机构想
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据《日本经济新闻》报道,铠侠(Kioxia)在本月早些次的新闻发布会上宣布,正与英伟达(Nvidia)合作开发一款固态硬盘,目标在2027年实现1亿随机读写速度(IOPS)。报道称英伟达计划将两块此类固态硬盘直接连接至GPU,总IOPS性能将达到惊人的2亿,以此提升人工智能运算性能。
铠侠SSD事业部首席技术官福田孝一(Koichi Fukuda)表示:“我们将根据英伟达的提案与需求推进开发工作。”
这款具备1亿随机读取速度的固态硬盘将采用PCIe 7.0接口,通过点对点模式与GPU直连,专为需要快速访问和处理海量数据的AI服务器设计。
目前高端固态硬盘的4K随机读写性能约为300万IOPS。为满足现代及下一代GPU对突发内存访问的优化需求,固态硬盘不仅需要大幅提升速度,还需改变与NAND介质的交互方式。
今年初,慧荣科技(Silicon Motion)首席执行官苟嘉章(Wallace Kou)向媒体透露,英伟达有意打造随机读写性能达1亿IOPS的固态硬盘,这一数字是现有产品的33倍。同期铠侠也披露计划,拟于2026年下半年推出基于XL-Flash技术的“AI固态硬盘”,实现超过1000万512K随机读取IOPS。
人工智能工作负载依赖频繁的小型随机读取来获取嵌入向量、模型参数或数据库条目。在此类场景中,512字节块比4KB块更能体现实际使用模式,且能提供更低延迟。虽然处理512字节块的硬盘可能无法提供与传统4K块SSD相同的原始带宽,但通过多硬盘扩展顺序读写速度远比降低传统SSD的延迟更为容易。
若铠侠计划在2027年实现1亿IOPS随机性能,其此前宣布的2026年推出1000万512K IOPS AI固态硬盘的计划能否如期实现仍有待观察。
技术实现路径方面,铠侠的AI固态硬盘基于XL-Flash技术,这种SLC NAND存储器具有高耐久性、超低延迟和相当高的性能。其XL-Flash器件拥有16个平面(远高于消费级PC现代3D NAND设备的3-6个平面),这意味着更高的顺序和随机性能。
值得注意的是,基于Innogrit Tacoma控制器、采用32个NAND晶粒(其中7个用于预留空间)的400GB XL-Flash固态硬盘(PCIe 5.0 x4接口)可实现350万随机读取IOPS和50万随机写入IOPS。若按线性比例计算,实现1亿512B IOPS需要915个此类晶粒。尽管铠侠已掌握将32个NAND集成电路封装于单个封装的技术,但实际性能还受到通道带宽、多平面限制、命令流水线/开销、队列深度及固件等多重因素制约。
由于使用传统3D NAND难以实现1亿IOPS的512B块性能,而在商用数据中心级产品中采用全新介质类型又极不现实,铠侠可能会转向采用非常规方式使用NAND存储器的新兴技术。其中高带宽闪存(HBF)技术值得关注,该技术通过硅通孔和微凸块将最多16个NAND器件与逻辑芯片(控制器)集成于单一堆栈,通过多阵列组织实现高度并行化从而提升性能。虽然尚不确定铠侠是否会在此项目中使用HBF技术,但可以确定的是,该公司旨在通过HBF实验中获得的技术积累来推动超高性能固态硬盘的开发。