NAND 闪存主控芯片头部玩家解密 AI 时代数据存储核心技术

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

出品 | CSDN

作为中国最大的技术开发者社区，CSDN 看到，本轮生成式 AI 的快速发展，正在引发计算、开发、交互三大范式全面的升级和转换，全行业或将迎来一次全新的科技变革周期，可能比移动与云计算变革更加剧烈。而 AI 系统由复杂多层的技术栈组成，其中大模型训练推理对数据质量和性能的高要求，让数据的重要性再次升级。

最近，一年一度聚焦数据中心发展趋势、技术创新、运营管理的 2024 年开放数据中心大会（ODCC）召开，围绕数据中心多个技术方向展开讨论，会上一个重要的议题就是面向快速发展的 AI 与大模型，企业级数据存储如何兼顾和满足性能、成本、能耗、大容量等一系列的需求？NAND 闪存主控芯片 Top 厂商慧荣科技在会上发表了重要演讲，分享了主控芯片作为存储介质 SSD 的“大脑”，如何设计和满足 AI 对数据的需求与挑战。

细数 AI 全流程中数据存储挑战

作为一家成立近三十年的 Top 级存储厂商，慧荣科技主控芯片已经广泛地应用于 PC、智能手机、车用、商用及工控市场。随着 AI 的发展，企业级 SSD 也是慧荣科技的重要市场领域。慧荣 ESDI（企业级存储与显示接口解决方案）业务群资深副总周晏逸分享了在 AI 系统中数据从获取、清洗准备到训练推理的全流程中，对存储的需求即有相同性，又有不同。

例如在数据获取时，需要存储满足高吞吐量顺序写入，准备数据时存储顺序写入的同时需要密集读取。数据分析与训练过程时，存储特性需求则变为随机读取、低延迟的高吞吐，并且训练场景会发生大量 GPU 的直接连接存储 DAS、checkpoint 突发顺序写入、模型恢复时突发顺序读取。最后推理中，则是较小的 IO 数据，存储要满足多个数据集顺序读写与低延迟。

因此，总得来说，AI 系统对存储的挑战分为四大方面。首先就是大模型与深度学习的发展带来数据的暴增，需要更高容量的存储产品。第二，需要更高的数据性能效率，需要即时性、低延迟、节约成本、优化资源。第三，数据的安全性，如 AI 系统中数据隐私保护、数据完整性、硬件信任标准等。最后，绿色双碳可持续需要存储能够降低能源消耗，具有更长的使用寿命。

慧荣科技产品与核心技术解密：灵活数据放置FDP、PerformaShape™

为让用于 AI 应用的存储设备性能更佳化，慧荣科技于 MonTitan™开发平台中的大容量QLC SSD引入了FDP（Flexible Data Placement灵活数据放置）技术和独家的PerformaShape™技术，以提升大规模数据集处理效率，通过智能管理实现资源的最优分配，让数据在AI数据管道的不同阶段都能高效地被存取应用。

FDP 技术允许数据按照特定策略或规则被放置到最合适的存储位置，以便优化存储系统的性能、效率和可靠性。FDP 技术的核心在于它能够根据不同的工作负载特性，如访问模式（随机或顺序）、数据热冷程度等因素，智能地决定数据的最佳存放位置。

使用 FDP 技术可让 WAF（写入放大因子）显著减少，接近于 1；

在整个写入数据过程中，FDP 技术实现了高速度的同时，让写入速度更加平稳

PerformaShape™技术则是支持用户自定义QoS集，如（性能、功耗、延迟等），通过性能调配引擎进行双层调教，结合AI数据管道中特定工作负载的运行情况，为特定应用动态配置该QoS集。

在同时进行 4 个不同工作任务的实际测试中，

采用 PerformaShape™可让写入一致性从62%达到93%，读取一致性从74%提升至95%

前面提到慧荣科技的 SSD 主控芯片产品与方案已经覆盖 PC、智能手机、车用、商用及工控，以及数据中心存储市场。在数据中心与企业级存储中，慧荣科技 SSD 主控产品有 SM8366、SM8466、SM2271，其中8366支撑 MonTitan™ 企业级 PCIe Gen5 SSD 解决方案平台，8466为Gen6企业级主控处于开发中，2271为成熟的SATA解决方案。

MonTitan™ 是一款高性能、用户可编程的 PCIe Gen5 开发平台，用于数据中心和企业级 SSD 解决方案。搭载已量产的 SM8366 闪存主控芯片 ASIC、Turnkey 和分层企业固件 (Layered Enterprise Firmware)，以及 SSD 参考设计套件，可帮助客户实现快速上市设计，提供最佳的总拥有成本 TCO。

针对高容量存储、功耗、数据安全，慧荣科技还有多个重要的技术：

例如，针对QLC NAND 及大容量 SSD 对数据纠错的挑战，在 SM8366 上引入第 8 代 NANDXtend®️纠错技术，搭载盘上训练算法，能够大幅提升错误纠正能力，有效增加存储容量。

针对功耗效率，SM8366 采用了多种技术，如频率调节、自适应电压调节、电源门控和时钟门控等，实现了精细的功率控制。这些技术不仅有助于降低运行成本，还减少了对冷却的需求，降低了总体能耗，有助于减少碳足迹，符合全球应对气候变化的努力。

在数据安全方面，慧荣科技的 MonTitan™解决方案支持端到端数据路径保护、加密双引擎检查和SECDED ECC保护来确保数据的完整性，同时支持NIST/FIPS标准，并提供AES-XTS/SM4数据静态保护、TCG Opal和Key Per IO等功能。此外，该解决方案还支持Caliptra兼容的信任根，实现安全启动，并通过RSA/ECDSA/PQC/SM2非对称算法确保认证，这些技术有效地防止了未经授权的数据访问，全面确保数据安全性。

有了上述这些技术，慧荣科技除了在全球消费级 SSD 市场占据显著份额后，将进一步深耕企业级 SSD 市场，并为企业级 SSD 产品提供兼具性能、容量、功耗效率、安全稳固的解决方案。采访中，周晏逸表示正在积极与合作伙伴一起，从前期需求、设计、验证等各环节共同研发，去满足最终用户的需求。