內(nèi)存與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)為王的時(shí)代扮演著至關(guān)重要的角色

數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵組成部分，以數(shù)據(jù)為核心的智能化升級(jí)惠及千行百業(yè)，每一家企業(yè)都在試圖從中獲取有效的數(shù)據(jù)洞察。

麥肯錫預(yù)計(jì)，數(shù)據(jù)將在全球范圍內(nèi)創(chuàng)造13萬億美元的商機(jī)，并且會(huì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，5G和AI加速了這一數(shù)據(jù)創(chuàng)新趨勢(shì)，人們可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)更深入的探索和分析數(shù)據(jù)，將智慧體驗(yàn)從云端蔓延到邊緣，從消費(fèi)端拓展至生產(chǎn)場(chǎng)景，充分釋放數(shù)據(jù)的商業(yè)價(jià)值。

“所有的這些創(chuàng)新會(huì)帶來顛覆性的力量，大大改變并提升我們面向所有終端市場(chǎng)的價(jià)值主張，不僅是手機(jī)、筆記本電腦等客戶端設(shè)備，還有智能邊緣，包括自動(dòng)駕駛汽車和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?！?/p>

美光科技執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana談到，“可以說，數(shù)據(jù)中心中有很多激動(dòng)人心的創(chuàng)新，有很多AI功能被使用，對(duì)大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用也成為現(xiàn)實(shí)?！边@些前沿技術(shù)高速增長(zhǎng)的背后，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的繁榮，而內(nèi)存和存儲(chǔ)則是半導(dǎo)體行業(yè)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，這也是美光的機(jī)遇所在。

根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織和世界銀行的數(shù)據(jù)，20多年前內(nèi)存和存儲(chǔ)的營(yíng)收占半導(dǎo)體營(yíng)收只有10-11%，如今這一比例已提升至25%-35%，仍然呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，DRAM和NAND的人均消費(fèi)量也是有增無減，反映出各種各樣的電子/半導(dǎo)體產(chǎn)品在市場(chǎng)中被大量采用，以及部署這些新技術(shù)和能力對(duì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力帶來了大幅提升。

在臺(tái)北國(guó)際電腦展COMPUTEX 2021期間，美光發(fā)布了多項(xiàng)產(chǎn)品創(chuàng)新，涵蓋基于其176層NAND及1α DRAM制程的內(nèi)存和存儲(chǔ)創(chuàng)新產(chǎn)品，并推出業(yè)界首款面向汽車應(yīng)用的UFS3.1解決方案。

此外，美光還宣布量產(chǎn)其首批基于全球首款176層NAND的PCle4.0固態(tài)硬盤，并將于本月出貨全球首款基于1α節(jié)點(diǎn)的LPDDR4x DRAM。LPDDR4x是第四代低功耗DRAM的最新JEDEC標(biāo)準(zhǔn)，由于I/O電壓性能增強(qiáng)，功耗大幅降低，適用于移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。

滿足多維場(chǎng)景的復(fù)雜應(yīng)用需求

根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2021年全球PC市場(chǎng)的日均交付量約為100萬臺(tái)，這主要得益于線上教育、多屏互動(dòng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、在線辦公等數(shù)字場(chǎng)景的快速推進(jìn)，其中，像輕薄PC、Chromebook等個(gè)人計(jì)算設(shè)備在行業(yè)細(xì)分場(chǎng)景的應(yīng)用。

讓人們對(duì)高性能、低功耗、高性價(jià)比、安全可靠等特性有了更高的要求，SSD和M.2 SSD逐漸進(jìn)入了人們的視野。此外，PCIe 4.0也會(huì)在今年秋季迎來高速發(fā)展，出貨量在未來兩年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)6倍以上。通過在系統(tǒng)級(jí)的產(chǎn)品中引入176層NAND和QLC NAND技術(shù)，美光能夠兼顧更高的性能和低成本、低功耗。

美光發(fā)布的Micron 3400、Micron 2450固態(tài)硬盤具備設(shè)計(jì)靈活、高性能、低功耗等特點(diǎn)，支持最新的NVMe版本，可滿足從專業(yè)工作站到超薄筆記本應(yīng)用的全天候使用。

Micron 3400提供兩倍讀吞吐量，最大寫吞吐量提高85%，可滿足實(shí)時(shí)3D渲染、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、游戲、動(dòng)畫等嚴(yán)苛的應(yīng)用需求，最大容量達(dá)到2TB。Micron 2450最大限度發(fā)揮了PCIe 4.0性能，為用戶提供高響應(yīng)速度體驗(yàn)，且提供三種外形尺寸，最小為22x30mm的M.2規(guī)格，為客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來了足夠的靈活性，最大容量為1TB。

受益于先進(jìn)能效，Micron 3400和Micron 2450已被列入Intel Modern Standby Partner Portal Platform器件清單，且滿足Intel Project Athena開放實(shí)驗(yàn)室的SSD測(cè)試要求。這兩款Micron SSD也通過了AMD的PCIe Power Speed Policy和Microsoft Windows Modern Standby驗(yàn)證。

未來，美光還將及時(shí)滿足客戶對(duì)于PCIe 5.0的要求?！癙CIe快速升級(jí)的推動(dòng)力在于，一開始要能夠整合更快速的TCP卸載引擎，比如將GPU整合到平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與NIC（網(wǎng)絡(luò)接口控制器）連接的高速帶寬?！?/p>

美光科技企業(yè)副總裁兼存儲(chǔ)產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Jeremy Werner表示，“我們預(yù)期，大部分平臺(tái)一開始導(dǎo)入PCIe 5.0的時(shí)候，會(huì)將額外的帶寬放在PCIe通道上，加速NIC以及未來連接到CXL的設(shè)備，這也是5.0和4.0的不同之處。待市場(chǎng)成熟到可量產(chǎn)這些技術(shù)時(shí)，美光就會(huì)提供相應(yīng)的SSD?！?/p>

技術(shù)領(lǐng)先性的成功實(shí)踐

從1z納米制程到1α節(jié)點(diǎn)制程，美光在DRAM和NAND領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位，并將在本月快速批量出貨基于1α節(jié)點(diǎn)的LPDDR4x 產(chǎn)品。同時(shí)，美光還完成了基于1α節(jié)點(diǎn)的 DDR4產(chǎn)品在第三代AMD EPYC等數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上的驗(yàn)證。

這些產(chǎn)品均在美光臺(tái)灣地區(qū)的DRAM晶圓廠進(jìn)行批量生產(chǎn)，其中包括新近擴(kuò)建的臺(tái)中A3工廠。相較上一代基于1z節(jié)點(diǎn)的LPDDR4x產(chǎn)品，1α節(jié)點(diǎn)制程為移動(dòng)應(yīng)用帶來了40%的內(nèi)存密度提升和20%的能效提升，適用于需要長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間的手機(jī)應(yīng)用。

尤其是拍攝照片和視頻等需要占用大量?jī)?nèi)存的應(yīng)用場(chǎng)景，也可用于筆記本電腦的移動(dòng)辦公需求。目前，美光已經(jīng)與宏碁開展了深度合作，將基于1α節(jié)點(diǎn)的LPDDR4x和DDR4產(chǎn)品集成至宏碁系統(tǒng)中。

美光在基礎(chǔ)架構(gòu)層集成了DDR和LPDDR優(yōu)化，并通過1α制程技術(shù)釋放了產(chǎn)品潛力，這也為之后的DDR5奠定了基礎(chǔ)。與DDR4相比，DDR5的數(shù)據(jù)速率提升兩倍，在突發(fā)長(zhǎng)度（burst length）、bank組（bank groups）架構(gòu)方面具有創(chuàng)新。

為系統(tǒng)提供了更強(qiáng)的韌性和有效帶寬，以滿足AI等高性能需求的工作負(fù)載。在同樣速率3200MT/s下，DDR5比DDR4提供了多出36%的有效帶寬應(yīng)用，可以快速轉(zhuǎn)化為性能提升，有效帶寬也比DDR4高出85%。

為了加快DDR5的普及，美光啟動(dòng)了DDR5技術(shù)賦能計(jì)劃（TEP），吸引了包括系統(tǒng)和芯片服務(wù)商、渠道合作伙伴、云服務(wù)提供商和原始設(shè)備制造商在內(nèi)的100多家業(yè)界頭部企業(yè)的250多位設(shè)計(jì)和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)參與，共同打造解決方案，加速產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，最終正式推向市場(chǎng)。

從上面的金字塔架構(gòu)圖可以看到，客戶所面臨的內(nèi)存和存儲(chǔ)環(huán)境正在日趨復(fù)雜，從處理器、直接內(nèi)存（direct memory）通過I/O互連，到封裝內(nèi)存如高帶寬內(nèi)存（HBM）和直接DDR內(nèi)存，再到Compute Express Link（CXL）出現(xiàn)。

這一允許內(nèi)存和處理器以開放形式連接的創(chuàng)新開放標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)造了近內(nèi)存（near memory）和遠(yuǎn)內(nèi)存（far memory）的階梯劃分，為不同場(chǎng)景需求的應(yīng)用帶來了相應(yīng)更適合的解決方案。

例如，當(dāng)前的AI模型會(huì)包含1500億（如GPT-3模型）到1兆（如NLP使用mixture-of-expert或sparse-mixture-of-expert算法）的參數(shù)，這就要求系統(tǒng)必須要模塊化、可擴(kuò)展。

要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，內(nèi)存和存儲(chǔ)技術(shù)不僅要分散處理，還要考慮如何能夠聚合，這就要使用CXL。美光科技高級(jí)副總裁兼計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部總經(jīng)理Raj Hazra：“為了讓分散式運(yùn)算的力量可以釋放到最大，我們把存儲(chǔ)和內(nèi)存進(jìn)行分散，又把這兩者在需要的時(shí)候和運(yùn)算聚合在一起，這將是很快能在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域看到的一大創(chuàng)新?！?/p>

Raj Hazra進(jìn)一步介紹道，解決AI模型在橫向擴(kuò)展和縱向擴(kuò)展方面的挑戰(zhàn)，需要讓內(nèi)存帶寬與計(jì)算增長(zhǎng)達(dá)到某個(gè)平衡點(diǎn)。以scale up（縱向擴(kuò)展）為例，每個(gè)計(jì)算單元從50到100再到1000，提供所需帶寬（如使用HBM或高速DDR）很重要。

不過當(dāng)模型到了一定規(guī)模時(shí)就無法只使用單一節(jié)點(diǎn)，而是要分散到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上。對(duì)于AI這類高性能計(jì)算應(yīng)用來說，可組合系統(tǒng)（composable）可以在模型、模型訓(xùn)練與數(shù)據(jù)編排分散到多個(gè)計(jì)算單元時(shí)發(fā)揮重要作用，加上內(nèi)存的創(chuàng)新，互相連接的架構(gòu)讓內(nèi)存與互聯(lián)架構(gòu)協(xié)作，使得數(shù)據(jù)能夠緩存在距離計(jì)算更近的地方。

“把原來需要scale up（縱向擴(kuò)展）的問題變成scale out（橫向擴(kuò)展）的問題，利用高性能計(jì)算的技術(shù)來分布處理計(jì)算問題，同時(shí)進(jìn)行加速，即使在分布的系統(tǒng)架構(gòu)里，依然能處理帶寬與延遲的巨大挑戰(zhàn)。

簡(jiǎn)而言之，根據(jù)模型大小與計(jì)算需求增長(zhǎng)的速度，唯一有效的解決方案就是提供具有獨(dú)特屬性的超高性能內(nèi)存，以智能方式提供數(shù)據(jù)來做計(jì)算，并通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)系統(tǒng)，即時(shí)提供數(shù)據(jù)，最小化延遲。”Raj Hazra說。

智能汽車成為場(chǎng)景創(chuàng)新突破口

如何從智能云向智能邊緣延伸，這是上下游廠商都在思考的問題。當(dāng)計(jì)算被推進(jìn)到網(wǎng)絡(luò)邊緣，更加靠近數(shù)據(jù)源頭，終端設(shè)備可以在接近本地一側(cè)獲得分析響應(yīng)，以緩解從端到云的數(shù)據(jù)量傳輸負(fù)擔(dān)，與之相應(yīng)的存儲(chǔ)和帶寬成本也會(huì)減少。

Gartner預(yù)測(cè)，到2025年75%的數(shù)據(jù)會(huì)在數(shù)據(jù)中心以外的地方產(chǎn)生和被處理，這為邊緣計(jì)算開啟了空前的市場(chǎng)空間，而汽車領(lǐng)域就是其中的代表。

市場(chǎng)研究和戰(zhàn)略咨詢公司Yole Dédeveloppement （Yole）預(yù)計(jì)，車用NAND市場(chǎng)規(guī)模到2025年將增長(zhǎng)至36億美元，是2020年9億美元的近四倍。隨著汽車越來越倚賴軟件，汽車上的數(shù)據(jù)中樞需要高性能存儲(chǔ)，以便能夠近乎實(shí)時(shí)地處理大量信息。

配備ADAS的汽車目前運(yùn)行的代碼超過1億行，這些代碼必須被快速存儲(chǔ)并讀取，從而在邊緣實(shí)現(xiàn)更快捷的用戶體驗(yàn)和更迅速的決策。

美光在汽車行業(yè)深耕30余年，擁有數(shù)萬億英里里程的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，在座艙功能、增強(qiáng)車內(nèi)互聯(lián)、共享服務(wù)、自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)四個(gè)方面推動(dòng)著車用內(nèi)存創(chuàng)新。美光宣布送樣128GB和256GB容量、基于96層NAND技術(shù)的車用UFS 3.1托管型NAND產(chǎn)品（今年第三季度投產(chǎn)），為智能邊緣應(yīng)用帶來創(chuàng)新。

隨著車載信息娛樂系統(tǒng)不斷發(fā)展，汽車內(nèi)集成了高清顯示屏和基于人工智能的人機(jī)交互功能，美光UFS 3.1產(chǎn)品線為此類應(yīng)用提供了所需的高吞吐量和低延遲性能。

美光UFS 3.1的數(shù)據(jù)讀取性能是UFS 2.1的兩倍，而且能夠快速啟動(dòng)，降低了數(shù)據(jù)密集型車載信息娛樂和高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）的延遲。UFS 3.1的連續(xù)寫入性能提高了50%，可滿足3級(jí)以上ADAS系統(tǒng)和黑匣子應(yīng)用中不斷增長(zhǎng)的傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)對(duì)于實(shí)時(shí)本地存儲(chǔ)的需求。

“我們是高通驍龍汽車平臺(tái)上的一員，是下一代UFS首選解決方案。憑借UFS 3.1，我們可以為駕駛員提供更即時(shí)的體驗(yàn)，更快地打開應(yīng)用、更流暢地切換車內(nèi)應(yīng)用的能力。”

與此同時(shí)，中國(guó)汽車市場(chǎng)的創(chuàng)新也在加速推進(jìn)，美光科技企業(yè)副總裁兼嵌入式產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Kris Baxter稱，“我們會(huì)與OEM、一級(jí)（tier 1）、0.5級(jí)（tier 0.5）供應(yīng)商合作，了解車用領(lǐng)域的未來需求。

同時(shí)，我們也和芯片組廠商攜手合作，無論是中國(guó)還是美國(guó)芯片廠商，確保大家有一致的界面要求，下一代系統(tǒng)單芯片也要支持UFS 3.1。我們現(xiàn)在的生態(tài)伙伴包括系統(tǒng)SoC廠商和一級(jí)廠商等等，希望大家在未來標(biāo)準(zhǔn)上能夠有相對(duì)一致的共識(shí)?！?/p>

結(jié)束語

內(nèi)存與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)為王的時(shí)代扮演著至關(guān)重要的角色，美光希望通過技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力來持續(xù)提升盈利能力，而不僅僅是產(chǎn)品的市場(chǎng)份額?！艾F(xiàn)在的美光是一個(gè)全新的美光，財(cái)務(wù)上非常穩(wěn)健和扎實(shí)，因此可以非常有信心地在技術(shù)發(fā)展的各個(gè)階段都保持投資，維持技術(shù)領(lǐng)先性。

我們?cè)谌虻膱F(tuán)隊(duì)都在推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，能夠獲得公司投資的支持，在技術(shù)的各個(gè)階段都能推出世界頂尖的產(chǎn)品和技術(shù)，讓美光成為在DRAM和NAND兩個(gè)領(lǐng)域同時(shí)領(lǐng)先的龍頭企業(yè)。”Sumit Sadana表示，“對(duì)于美光而言，長(zhǎng)線布局非常重要，放眼長(zhǎng)期才能與客戶維持穩(wěn)健的關(guān)系。我們對(duì)每一位客戶都充滿敬佩，一直在持續(xù)努力維護(hù)與客戶的長(zhǎng)期關(guān)系?！?/p>

編輯：jq