Спрос на ИИ-системы и соответствующие серверы привёл к росту заказов на SSD корпоративного класса в последние два квартала. По данным TrendForce, производители компонентов для твердотельных накопителей налаживают производственные процессы, готовясь к массовому выпуску накопителей нового поколения, которые появятся на рынке в 2025.

Увеличение заказов корпоративных SSD от пользователей ИИ-серверов привело к росту контрактных цен на эту категорию товаров на более чем 80 % с IV квартала 2023 года по III квартал 2024. При этом SSD играют ключевую роль в развитии ИИ, поскольку только они годятся для эффективной работы с моделями. Помимо собственно хранения данных модели они также нужны для создания контрольных точек во время обучения, чтобы в случае сбоев можно было быстро «откатить» модель и возобновить обучение.

Благодаря высокой скорости записи и чтения, а также повышенной надёжности в сравнении с HDD, для тренировки моделей обычно выбирают TLC-накопители ёмкостью 4–8 Тбайт. Эффективность RAG и больших языковых моделей (LLM), особенно для генерации медиаконтента, зависят и от ёмкости, и от производительности накопителей, поэтому для инференса более предпочтительны TLC/QLC-накопители ёмкостью от 16 Тбайт.

Источник изображения: TrendForce

Со II квартала 2024 года спрос на SSD для ИИ-серверов ёмкостью больше 16 Тбайт значительно вырос. С повышением доступности ускорителей NVIDIA H100/H20/H200 клиенты начали наращивать спрос и на TLC SSD на 4 и 8 Тбайт. В агентстве считают, что закупочная ёмкость SSD для в 2024 году превысит 45 Эбайт, а в следующие несколько лет спрос на серверные SSD будет увеличиваться более чем на 60 % ежегодно. В частности, на SSD для ИИ-нагрузок потенциально уйдёт до 9 % всей NAND-памяти в 2025, тогда как в 2024 году этот показатель, как ожидается, составит 5 %.

На мероприятии FMS 2024 компания Samsung показала новые серверные SSD PM1753 и BM1743. Последний был ансонирован месяц назад, а на FMS был впервые показана модификация объёмом 128 Тбайт, ставшая достойным ответом решениям Solidigm, Pascari (Phison) и Western Digital.

Источник изображений: Samsung

Несмотря на использование QLC (v7 vNAND), у BM1743 достаточно высокие показатели производительности: линейные скорости чтения и записи составляют 7,5 Гбайт/с и 3,5 Гбайт/с соответственно. На случайных операциях SSD развивает 1,6 млн и 45 тыс IOPS. BM1743 использует форм-фактор U.2 и интерфейс PCIe 4.0, а с последними версиями прошивки он стал заметно экономичнее и потребляет в режиме простоя лишь около 2 Вт.

Где-то в 2024–2026 гг. Samsung должна представить массовые решения объёмом 256 Тбайт, а в следующие за ним пару лет довести ёмкость и до 512 Тбайт. В последнем случае, как ожидается, накопители будут представлены исключительно в форм-факторе EDSFF E3.L. К 2035 году компания намеревается выпустить SSD объёмом 1 Пбайт.

А вот Samsung PM1753 относится к совсем иному классу решений. Новинка ориентирована на ЦОД нового поколения с инфраструктурой PCI Express 5.0 и будет поставляться в форм-факторах U.2 и E3.S. Предельный объём здесь составляет 32 Тбайт, зато производительность благодаря 16-канальному контроллеру у него приличная: чтение 14,8 Гбайт/с, запись 11 Гбайт/с. Для случайных операций заявлены 3,4 млн и 600 тыс IOPS соответственно.

Таким образом, меньше чем за месяц звание самого быстрого SSD перешло от Micron 9550 к Solidigm D7-PS1010, а теперь и к Samsung PM1753, если, конечно, не учитывать формальный рекорд Kioxia CM7-R ещё двухлетней давности. В основе PM1753 лежит девятое поколение TLC V-NAND, обеспечивающее повышенную в 1,6–1,7 раза энергоэффективность в сравнении с решениями предыдущего поколения. В простое PM1753, как обещается, будет потреблять лишь 4 Ватта. Естественно, новинки ориентированы на современные ИИ-инфраструктуры.

Интересны и Samsung PM9D3a, представленные в форм-факторах M.2, U.2 и E1.S/E3.S 1T. В первом случае ёмкость ограничена значением 4 Тбайт, более крупные форматы включают в себя модели объёмом до 32 Тбайт. Они используют 8-канальный контроллер с PCIe 5.0, обеспечивающий при записи до 50 тыс IOPS на каждый Тбайт. Производительность при случайном чтении у этой новинки достигает 1,8 млн IOPS, линейные скорости чтения и записи составляют 12 Гбайт/с и 7 Гбайт/с, соответственно.

PM9D3a являются первыми накопителями Samsung с технологией Flexible Data Placement (FDP), которая позволяет группировать данные для совместной записи по команде хоста. Эти накопители отличаются высокой гибкостью конфигурирования, улучшенной энергоэффективностью, предсказуемой и настраиваемой производительностью, а также низким TCO. Поэтому нацелены они в первую очередь на гиперскейлеров.

Компании Western Digital, Solidigm и Phison анонсировали SSD большой вместимости, предназначенные прежде всего для использования в дата-центрах, ориентированных на задачи ИИ. Во всех изделиях применяются чипы флеш-памяти QLC NAND (четыре бита информации на ячейку).

Новинка Western Digital имеет ёмкость 128 Тбайт. Применены 218-слойные чипы Kioxia BiCS8 QLC NAND. Образец устройства продемонстрирован на выставке FMS 2024 (the Future of Memory and Storage). Решение будет предлагаться в форм-факторах U.2/U.3. Прошивка накопителя оптимизирована для обслуживания контрольных точек ИИ — рабочей нагрузки, которая включает в себя всплески последовательной записи, но также требует, чтобы SSD поддерживал приемлемую производительность для одновременных операций чтения. На этих задачах скорость достигает соответственно 6,32 Гбайт/с и 3,13 Гбайт/с.

В свою очередь, Solidigm показала на FMS 2024 QLC-накопитель формата U.2, способный хранить 122 Тбайт информации. Работа устройства, оснащённого интерфейсом PCIe 4.0, была показана в составе сервера типоразмера 2U. Достигается скорость последовательного чтения данных до 7186 Мбайт/с и скорость последовательной записи до 3307 Мбайт/с. Показатель IOPS (операций ввода/вывода в секунду) при произвольном чтении блоков по 4 Кбайт — 1,27 млн. Поставки таких SSD планируется организовать в начале 2025 года.

Источник изображения: Phison

Phison представила QLC-накопители Pascari D200V в форматах U.2, E3.S и E3.L. Их ёмкость варьируется от 30,72 до 122,88 Тбайт. Задействован интерфейс PCIe 5.0. Заявленная скорость последовательного чтения составляет до 14 000 Мбайт/с, скорость последовательной записи — до 2100 Мбайт/с. Значение IOPS при произвольном чтении (4 Кбайт) достигает 3 млн, при произвольной записи (16 Кбайт) — 15,6 тыс. Реализована поддержка TCG Opal 2.0 и AES-XTS 256. Диапазон рабочих температур — от 0 до +70 °C.

Компании DapuStor и Marvell объявили о расширении сотрудничества с целью внедрения технологии Flexible Data Placement (FDP) в SSD, построенные на основе чипов памяти QLC и TLC. Применение FDP позволит повысить долговечность, производительность и эффективность накопителей указанных типов.

Отмечается, что устройства QLC SSD обеспечивают значительные преимущества в плане вместимости и совокупной стоимости владения (TCO) по сравнению с другими видами твердотельных накопителей. Однако существуют и проблемы: изделия QLC сталкиваются с меньшим сроком службы и более низкой скоростью записи. Совместное решение DapuStor и Marvell призвано устранить эти недостатки.

Речь идёт об использовании контроллера Marvell Bravera SC5 и специальной прошивки DapuStor FDP. Технология FDP интеллектуально распределяет данные по флеш-памяти QLC, оптимизируя использование доступных ячеек и сводя к минимуму влияние усиления записи (Write Amplification, WA). Особые алгоритмы динамически контролируют размещение информации в зависимости от рабочей нагрузки и моделей использования, гарантируя, что наиболее часто используемые данные хранятся в самых быстрых и надёжных областях памяти. В результате, повышаются производительность и долговечность накопителя.

Источник изображения: DapuStor

Тестирование показало, что алгоритмы FDP вкупе с контроллером Marvell Bravera SC5 и прошивкой DapuStor позволяют получить значение WA, близкое к 1,0. Иными словами, накопитель использует флеш-память NAND максимально эффективно и без потерь. Кроме того, решение DapuStor FDP включают в себя усовершенствованные методы коррекции ошибок и выравнивания износа. Благодаря этому достигается дополнительное увеличение срока службы и улучшение надёжности QLC SSD. Новая технология будет применяться в накопителях DapuStor QLC серии H5000.

Корпорация Kioxia объявила о начале пробных поставок чипов QLC NAND максимальной на сегодняшний день ёмкости — 2 Тбит. Изделия, выполненные по технологии BiCS Flash 3D восьмого поколения, лягут в основу SSD большой вместимости, рассчитанных в том числе на нагрузки ИИ.

Отмечается, что Kioxia смогла добиться вертикального и горизонтального масштабирования кристалла памяти с помощью запатентованных процессов и инновационных архитектур. В частности, задействована технология CBA (CMOS directly Bonded to Array), которая обеспечивает более высокую плотность и скорость интерфейса до 3,6 Гбит/с.

Источник изображения: Kioxia

По заявлениям разработчика, изделия 3D QLC NAND ёмкостью 2 Тбит позволяют увеличить плотность хранения информации примерно в 2,3 раза и поднять эффективность записи на 70 % по сравнению с нынешними изделиями Kioxia QLC пятого поколения. В корпусе с размерами 11,5 × 13,5 × 1,5 мм упакованы 16 кристаллов на 2 Тбит, что в сумме даёт вместимость в 4 Тбайт.

Корпорация Kioxia отмечает, что изделия на 2 Тбит оптимизированы для достижения максимальной ёмкости. Вместе с тем анонсированы QLC-решения на 1 Тбит, оптимизированные для обеспечения наилучшей производительности. У них скорость последовательной записи информации увеличена на 30 %, тогда как задержка при чтении уменьшена на 15 %. Такие решения найдут применение в высокоскоростных устройствах хранения информации, включая потребительские SSD.

Компания Samsung анонсировала SSD корпоративного уровня BM1743. Накопитель, выполненный по технологии v7 QLC V-NAND, имеет вместимость 61,44 Тбайт. Новинка призвана составить конкуренцию изделию Solidigm D5-P5336 аналогичной ёмкости, которое дебютировало приблизительно год назад.

Устройство Samsung BM1743 является преемником модели BM1733a, которая изготавливается по технологии v5 QLC V-NAND. Оба решения выполнены в SFF-стандарте U.2. Основной сферой применения названы дата-центры и облачные сервисы, в том числе связанные с ИИ-нагрузками.

Источник изображения: Samsung

Благодаря использованию интерфейса PCIe 4.0 производительность новинки увеличена примерно в два раза по сравнению с предшественником. Скорость последовательного чтения информации достигает 7200 Мбайт/с, скорость последовательной записи — 2000 Мбайт/с. Показатель IOPS при работе с блоками данных по 4 Кбайт составляет до 1,6 млн при произвольном чтении и до 110 тыс. при произвольной записи.

В SSD применяются 176-слойные флеш-чипы NAND. Устройство рассчитано на 0,26 полных перезаписи в сутки (показатель DWPD) на протяжении срока службы. Срок гарантированной сохранности данных при выключении питания увеличился с одного месяца до трёх в сравнении с решением предыдущего поколения. Говорится о подготовке варианта в формате E3.S с поддержкой PCIe 5.0. Кроме того, в перспективе свет увидит модификация вместимостью 122,88 Тбайт.

Компания Western Digital, по сообщению ресурса Tom's Hardware, продемонстрировала флеш-кристалл 3D QLC NAND самой высокой на сегодняшний день ёмкости, составляющей 2 Тбит (256 Гбайт). Такие изделия, как ожидается, приведут к появлению более вместительных и доступных SSD.

Кристалл изготовлен на основе 218-слойной производственной технологии BiCS8. Это значительное достижение по сравнению с «базовым» решением Western Digital 3D TLC ёмкостью 1 Тбит, которое также выпускается по указанной методике. Скорости чтения/записи нового изделия и показатель IOPS на данный момент не раскрываются.

Источник изображений: Western Digital

Кристаллы 3D QLC NAND вместимостью 2 Тбит могут быть оптимизированы по производительности и ёмкости. В первом случае энергоэффективность по сравнению с предыдущим поколением увеличивается до 32 %, во втором заявлено улучшение износостойкости до 60 %.

При объединении четырёх кристаллов нового поколения может быть получен модуль вместимостью 1 Тбайт. А связка из 16 кристаллов даёт возможность создавать SSD объёмом 4 Тбайт. Таким образом, если Western Digital и её партнёр Kioxia смогут организовать массовое производство изделий 3D QLC NAND ёмкостью 2 Тбит, это может привести к появлению сравнительно недорогих накопителей большой вместимости. В результате, Western Digital получит возможность укрепить позиции на мировом рынке SSD, в первую очередь в корпоративном сегменте.

Утверждается, что плотность новых кристаллов Western Digital на 15–19 % выше, чем у конкурентов. При этом прирост производительности достигает 50 %, тогда как энергопотребление в расчёте на 1 Гбайт хранимой информации сокращается на 13 %. Официальный анонс изделий ожидается в ближайшее время.

Российская компания «DатаРу» анонсировала обновлённую СХД «ДатаРу ПС 3200», построенную на аппаратной платформе Intel. Устройство поддерживает работу с QLC SSD, что позволяет существенно увеличить суммарную вместимость по сравнению с TLC-накопителями.

Система выполнена в форм-факторе 2U. Она оснащена двумя контроллерами, функционирующими в режиме «активный — активный». Каждый из контроллеров использует два процессора Intel Xeon Skylake с 64 ядрами (2,1 ГГц). Объём кеш-памяти составляет 768 Гбайт.

СХД рассчитана на 96 накопителей NVMe SSD. Минимальная конфигурация, как сообщает CNews, включает 11 QLC-накопителей. При необходимости система может масштабироваться вплоть до 5,9 Пбайт эффективной вместимости. Благодаря программным улучшениям степень сжатия данных увеличилась на 20 %, а показатель энергопотребления в расчёте на 1 Тбайт хранимой информации снизился на 28 %. В среднем коэффициент сжатия составляет 5:1.

Источник изображения: «DатаРу»

Устройство оснащается четырьмя портами 1/10/25GbE или четырьмя портами 1/10GbE RJ-45. Опционально доступна конфигурация с четырьмя разъёмами FC8/16/32. Поддерживаются протоколы iSCSI, VMware Virtual Volumes (vVols) 2.0, NFSv3/4/4.1, CIFS (SMB 1), SMB 2, SMB 3.0/3.02/3.1.1, (S)FTP.

Компания Dell анонсировала СХД PowerStore 3200Q типа All-Flash, которая предусматривает использование накопителей на основе чипов QLC. Утверждается, что решение обеспечивает производительность корпоративного класса при более низкой стоимости хранения в расчёте на 1 Тбайт по сравнению с моделями на базе TLC SSD.

Устройство выполнено в форм-факторе 2U. Применены два контроллера, работающие в режиме «активный — активный». В общей сложности задействованы четыре неназванных процессора Intel Xeon с 64 ядрами (2,1 ГГц), а объём оперативной памяти составляет 768 Гбайт.

Источник изображения: Dell

Предусмотрены отсеки для 25 накопителей SFF: в PowerStore 3200Q используются NVMe-изделия вместимостью 15,36 Тбайт. Возможно подключение до трёх модулей расширения, каждый из которых рассчитан на 24 накопителя SFF NVMe. Есть четыре сетевых порта 100GbE QSFP. Питание обеспечивают два блока мощностью 1800 Вт. Возможна установка двух Mezzanine-модулей.

Заявлена поддержка протоколов ARP, iSCSI, Fibre Channel (FCP SCSI-3), NVMe/FC, NVMe/TCP, vVols, DAC, FSN, ICMP, LDAP, NDMP, NTLM и др. Рекомендованный диапазон рабочих температур — от +18 до +27 °C.

Для новинки обещано гарантированная эффективная ёмкость 5:1. Возможности интеллектуальной балансировки нагрузки помогают сократить расходы и улучшить эффективность в смешанных кластерах TLC и QLC. Минимальная конфигурация включает 11 накопителей QLC с возможностью последующего масштабирования по мере необходимости — вплоть до 5,9 Пбайт эффективной ёмкости.

Компания TrendForce обнародовала прогноз по мировому рынку SSD корпоративного класса на основе флеш-памяти QLC NAND (четыре бита информации в ячейке). Аналитики полагают, что спрос на такие накопители будет быстро расти на фоне стремительного развития рынка ИИ.

TrendForce выделяет две основные причины повышения интереса к решениям QLC со cтороны операторов облачных платформ и дата-центров, ориентированных на ИИ. Это высокая скорость чтения данных и улучшенная совокупная стоимость владения по сравнению с HDD.

Отмечается, что в случае с корпоративными HDD сейчас применяются устройства вместимостью преимущественно 20–24 Тбайт, тогда как QLC SSD обеспечивают ёмкость до 64 Тбайт. Таким образом, достигается значительная экономия места для размещения накопителей в стойках ЦОД. Кроме того, сокращается энергопотребление, благодаря чему снижаются затраты на поддержание работы СХД. При этом SSD на базе QLC позволяют эффективно решать ИИ-задачи, связанные с инференсом, когда производится интенсивное чтение информации, а не запись.

Источник изображения: TrendForce

В настоящее время только Solidigm и Samsung имеют сертифицированные продукты QLC. По оценкам, в IV квартале 2023 года Samsung занимала приблизительно 45 % рынка SSD корпоративного класса, а Solidigm/SK hynix  — 32%. Ещё около 10 % пришлось на Micron, 8 % — на Kioxia, 4 % — на Western Digital. В связи с ростом заказов на продукты QLC компания Solidigm планирует расширить производство 144-слойных чипов флеш-памяти во II половине 2024 года. Samsung, которая пока специализируется на 176-слойных изделиях и не имеет серьёзных конкурентов, извлекает выгоду из ограниченного предложения QLC SSD высокой ёмкости.

TrendForce прогнозирует, что поставки серверных SSD на базе QLC в плане общей ёмкости достигнут 30 Эбайт в 2024 году, увеличившись в четыре раза по сравнению с 2023-м. При этом ожидается рост контрактных цен на SSD корпоративного класса на 23–28 % в I четверти 2024 года (в квартальном исчислении), на 20–25 % во II четверти и на 5–10 % в III четверти года.