实现 122TB 的非凡之路:数十载工程壮举铸就今日里程碑

Jaws and AI workloads comparison. High desnity SSDs are like a bigger boat.
Jaws and AI workloads comparison. High desnity SSDs are like a bigger boat.

1975 年电影《大白鲨》中,Amity 岛警长 Martin Brody 在一个关键时刻说出了这句经典台词。在第一次近距离目睹小队追捕的杀人鲨时,他在惊恐之中通知 Sam Quint 船长:他们的装备根本不足以应对这头猛兽。

你需要一艘更大的船。

人工智能热潮持续两年之际,科技行业正迎来自己的“大白鲨时刻”。人们发现,AI 的胃口大得惊人,需要大量的数据。

FutureTech 研究显示:2021 年 AI 模型训练数据集的规模中位数为 420 亿个数据点。2022 年,这个数字翻倍至 1050 亿。而到 2023 年,训练集规模中位数已激增六倍以上,达到惊人的 7500 亿数据点。

一只小船在 AI 工作负载的汪洋大海中航行,形成鲜明对比。在巨大海浪面前,高密度固态硬盘相当于一只较大的船

最直接的解决方案是堆砌更多存储设备。当前容量 24TB 以下的机械硬盘唾手可得。若需增加 10PB 存储空间来训练新模型,只需再部署 417 块硬盘!

但这种方法显然存在致命缺陷,417 块硬盘需要耗费大量电力,占用大量机架空间。还需额外考虑散热系统和故障更换带来的运维负担。

真正的破局之道在于:打造一艘更大的船。Solidigm 最新宣布,其 122.88TB 容量的 D5-P5336 固态硬盘将于 2025 年第一季度上市。这一容量达到前述机械硬盘的 5 倍以上。存储 10PB 数据仅需 84 块该型号固态硬盘。

122.88TB 究竟是什么概念? 它差不多可以用 4K 画质存储整个 20 世纪 90 年代所有院线电影拷贝的 2.6 次。完整收录披头士乐队全部歌曲 14.4 万次。容纳莎士比亚全集 1700 万次。而这一切,仅需一副扑克牌大小的空间。

如此高密度的存储绝非偶然打造。让我们回顾几项为此成就铺平道路的关键技术创新。

QLC NAND 技术的先驱者

要理解 Solidigm 如何实现超大容量固态硬盘的突破,时间需回溯至 2018 年。当时英特尔发布了 SSD 660p——全球首款基于 QLC(四层单元)NAND 的存储设备。2021 年,英特尔存储业务出售给 SK 海力士,Solidigm 随之成立,持续深耕这项 QLC 技术。

QLC 技术在单个 NAND 单元存储四比特数据,较当时及现今广泛使用的 TLC 介质的密度提升了 33%。尽管首款产品仅针对个人电脑——不适用于数据中心——最高只有 2TB 容量,却为后续高密度驱动器奠定了基础。

时间快进到今时今日。Solidigm 已推出第四代 QLC NAND SSD。自 2018 年以来的技术突破——包括 D5-P4326、D5-P5316 以及最新的 D5-P5336 系列——让单设备突破 100TB 大关成为现实。每一代介质不仅在存储密度上实现飞跃,更在性能、耐久性和可靠性方面取得显著进步。

100TB 单设备容量壁垒现已成为历史

硬件与架构突破

D5-P5336 固态硬盘以高密度存储创新为核心。每个设计细节都经过精心优化,在尺寸与功耗最小化的前提下实现存储密度最大化。Solidigm 架构师与工程师倾注无数心血,打造出当今市场最高密度的固态硬盘,树立了存储密度与能效的新标杆。

D5-P5336 达到空前容量规模的关键技术突破包括:

介质带宽扩展技术:传统固态硬盘厂商多采用主动开关方案,SoC 端持续采样总线并在 NAND 端重传,即便闲置时也消耗功耗。Solidigm 设计了高速 NAND 总线多路复用器——是一种几乎不消耗功率的被动开关。这一进步使 D5-P5336 能够最大化能源效率,对固态硬盘密度和 NAND 组件数量的增长至关重要。

NAND 与电路板设计:基于行业深刻洞察,我们为高密度 U.2 固态硬盘设计引入折叠式印制电路板 (PCB),这是 122TB 固态硬盘的关键创新。该设计使得电路板可以容纳大量 NAND 存储单元与内存、控制器等其他组件。凭借业界最小的 NAND 封装,Solidigm 能够在每块电路板上集成更多封装。我们采用更精细的球间距,将控制器尺寸从 23x23 毫米缩小到 19x19 毫米。此外,使用比聚合物钽电容器占用空间更小的铝电解电容器,显著减少了掉电保护所需的空间。

功率适应性:除了标准的 25W 模式外,Solidigm D5-P5536 系列固态硬盘还支持低功耗模式。D5-P5336 122TB 错开 NAND 组件使用的最先进算法,以高功率效率提供出色性能。它允许客户根据自身存储系统需求调整功率和性能,并有效分配计算、网络和存储资源之间的功率预算。

正值 AI 时代的关键时刻

Solidigm 推出的 122.88TB 固态硬盘可谓生逢其时。

AI 领域在训练与推理两方面的需求都呈爆炸式增长。在追求更强大、更精密模型的竞赛中,开发者们正在向 AI 集群输入规模空前的数据集。就在几年前,百万级参数的模型已经足够令人惊叹。而如今,我们已迈入数百兆参数乃至更高量级的领域。高密度 QLC 技术在典型合成工作负载下具有长达数年的耐久性。初步测试表明,D5-P5336 122.88TB 固态硬盘在持续运行 32KB 或 4KB 随机写入(100% 负载,全天不间断)的情况下,在五年质保期内不会出现损耗。这意味着在硬盘的整个质保周期内,用户可享受无限制的随机写入耐久性保障。

数字化背景中呈现上升的橙色箭头。AI 数据的爆发式增长迫切需要 122TB 大容量存储设备的支持

已部署的 AI 模型同样需要这样的超大存储空间。面向图像和视频的生成式模型,其单个输入输出数据量往往是文本模型的数百倍。这些模型通常每周要处理成千上万甚至数百万次请求。而保留所有这些数据用于归档或再训练,是一项宏大的任务。

AI 应用正日益向数据中心之外扩展。边缘推理和微调正在部分企业中快速普及,这些企业更倾向于将基础设施向数据源头迁移,而非反其道而行。这种做法有诸多优势——包括降低延迟和提升安全性——在边缘环境中,现场服务器与终端设备往往受到极其严苛的空间限制,存储密度在边缘环境中尤为关键。

但比存储海量数据更关键的挑战,是关乎 AI 发展全局的挑战:能效问题。访问我们的 AI 首页,详细解析了超高密度固态硬盘如何破解这一难题。简而言之,单盘容量越大,所需供电的硬盘数量就越少。


Ace Stryker 是 Solidigm 的市场开发总监,他主要负责公司数据中心存储解决方案产品组合中的各种新应用。

Yuyang Sun 现任 Solidigm 产品营销高级经理,在固态硬盘存储设计、业务规划、市场营销及战略制定方面拥有逾十年丰富经验。

本文中的任何内容均无意作出任何明示或默示的担保,包括但不限于关于适销性、适合特定目的及不侵权的默示保证,或在履行合同、交易过程或贸易惯例中产生的任何担保。

本文所述产品可能存在设计缺陷或错误,已在勘误表中注明,可能会使产品偏离已经发布的技术规范。可应要求提供最新特征勘误表。

请在下单之前联系您的 Solidigm 代表或经销商以获取最新规格。