Kioxia成功研發5TB大容量、64GB/s高頻寬快閃記憶體模組原型
賦能邊緣端先進AI處理，推動產業智慧化轉型
東京--(美國商業資訊)--全球儲存解決方案領域的領軍企業Kioxia Corporation成功研發出一款大容量、高頻寬快閃記憶體模組原型，該模組對於大規模人工智慧(AI)模型而言至關重要。這一成果是在日本國家研發機構——日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)委託的「後5G資通訊系統基礎架構強化研發專案(JPNP20017)」架構內取得。這款儲存模組具備5兆位元組(TB)的大容量和64千兆位元組每秒(GB/s)的高頻寬。
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為解決傳統DRAM儲存模組面臨的容量與頻寬難以兼顧的問題，Kioxia開發了一種新的模組組態，採用快閃記憶體顆粒的菊輪鍊連接方式。我們還研發了支援128千兆位元每秒(Gbps)頻寬的高速收發器技術，以及提升快閃記憶體效能的相關技術。這些創新已被有效應用於儲存控制器和儲存模組。
該儲存模組的實際應用可望加快數位化轉型，推動物聯網(IoT)、巨量資料分析和先進AI處理在後5G/6G行動邊緣運算(MEC)伺服器等場景中的應用。
1. 研發背景
在後5G/6G時代，無線網路可望實現更高速度、更低延遲，並能同時連接更多裝置。然而，將資料傳輸到遠端雲端伺服器進行處理會增加包括有線網路在內的整個網路的延遲，給即時應用帶來困難。因此，需要廣泛採用能在更貼近使用者的位置處理資料的MEC伺服器，這可望推動多個產業的數位化轉型。此外，近年來，對生成式AI等先進AI應用的需求不斷成長。隨著MEC伺服器效能的提升，儲存模組也需要具備更大的容量和更高的頻寬。
在此背景下，Kioxia在該專案中專注於提升採用快閃記憶體的儲存模組的容量和頻寬。公司已成功研發出容量為5 TB、頻寬為64 GB/s的儲存模組原型，並驗證了其可操作性。
2. 專案成果
2.1 採用菊輪鍊連接
為實現兼具大容量與高頻寬的儲存模組，Kioxia採用了菊輪鍊連接方式，每個記憶板都連接著一串控制器，而非採用匯流排連接。因此，即使增加快閃記憶體數量，頻寬也不會下降，且能實現超越傳統限制的大容量。
2.2 128 Gbps PAM41高速低功耗收發器
儲存控制器之間的菊輪鍊連接採用高速差分串列訊號傳輸（而非並行訊號傳輸）以減少連接數量，並利用PAM4（四階脈衝幅度調變）技術，以在低功耗下實現128 Gbps的更高頻寬。
2.3 提升快閃記憶體效能的技術
為縮短儲存模組中快閃記憶體的讀取延遲，Kioxia研發了快閃記憶體預取技術——透過在循序存取時預取資料來最大限度減少延遲，並將該技術應用於控制器。此外，透過在儲存控制器與快閃記憶體的介面中應用低幅度訊號和失真修正/抑制技術，儲存頻寬已被提升至4.0 Gbps。
2.4 儲存控制器與儲存模組原型研發
透過應用128 Gbps PAM4高速低功耗收發器以及提升快閃記憶體效能的技術，Kioxia研發出儲存控制器和儲存模組原型，其與伺服器的主機介面採用PCIe® 6.0（64 Gbps，8通道）。該原型儲存模組顯示，在功耗低於40瓦的情況下，可實現5TB的容量和64GB/s的頻寬。
3. 未來計畫
除了物聯網、巨量資料分析和邊緣端先進AI處理，Kioxia還將憑藉生成式AI等新市場趨勢，推動該研究成果的早日商業化和實際應用。
1 PAM4（四階脈衝幅度調變）：一種使用四個電壓電平表示兩位元資料的資料傳輸技術。
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關於Kioxia
Kioxia是全球儲存解決方案領域的領軍企業，致力於快閃記憶體和固態硬碟(SSD)的開發、生產和銷售。其前身Toshiba Memory於2017年4月從1987年發明NAND快閃記憶體的公司Toshiba Corporation分拆而出。Kioxia致力於透過提供產品、服務和系統來為客戶創造選擇，並為社會創造以儲存技術為基礎的價值，從而提升世界的「記憶」。Kioxia創新的3D快閃記憶體技術BiCS FLASH™正在塑造儲存技術在高密度應用領域（包括先進智慧型手機、PC、汽車系統、資料中心和生成式AI系統）的未來。
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