Kioxia разработала прототип модуля флеш-памяти на 5 ТБ с пропускной способностью 64 ГБ/с

Компания Kioxia Corporation, мировой лидер в области решений для хранения данных, успешно разработала прототип модуля флеш-памяти большой ёмкости и высокой пропускной способности, который критически важен для работы крупномасштабных моделей искусственного интеллекта (ИИ). Это достижение стало частью проекта «Развитие инфраструктуры информационных и коммуникационных систем Post-5G (JPNP20017)», заказанного японской организацией по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO). Новый модуль обладает ёмкостью пять терабайт (ТБ) и высокой пропускной способностью 64 гигабайта в секунду (ГБ/с).

Чтобы решить проблему компромисса между ёмкостью и пропускной способностью, характерную для традиционных модулей памяти на основе DRAM, Kioxia разработала новую конфигурацию модуля, использующую последовательные (daisy-chain) соединения с группами флеш-памяти. Также была разработана высокоскоростная трансиверная технология, обеспечивающая пропускную способность 128 гигабит в секунду (Гбит/с), и методы повышения производительности самой флеш-памяти. Эти инновации были успешно применены как в контроллерах памяти, так и в модулях.

Практическое применение этого модуля памяти, как ожидается, ускорит цифровую трансформацию, позволив внедрить Интернет вещей (IoT), анализ больших данных и продвинутую обработку ИИ в серверах мобильных вычислений на границе сети (MEC) для пост-5G/6G сетей и других приложениях.

Ключевые технологические достижения проекта

1. Использование последовательных соединений (Daisy-Chain)
Для достижения одновременно большой ёмкости и высокой пропускной способности Kioxia применила последовательное соединение с группами контроллеров на каждой плате памяти вместо шинной архитектуры. В результате пропускная способность не деградирует даже при увеличении количества чипов флеш-памяти, что позволяет достичь ёмкости, превышающей традиционные ограничения.

2. Высокоскоростной трансивер 128 Гбит/с с модуляцией PAM4
Между контроллерами памяти применяется высокоскоростная дифференциальная последовательная сигнализация вместо параллельной, что уменьшает количество соединений. Использование модуляции PAM4 (импульсно-амплитудная модуляция с 4 уровнями) позволяет достичь высокой пропускной способности 128 Гбит/с при низком энергопотреблении.

3. Технологии повышения производительности флеш-памяти
Для сокращения задержки чтения (latency) разработана технология предварительной выборки (prefetch), которая минимизирует задержку, предзагружая данные во время последовательных обращений. Пропускная способность на интерфейсе между контроллером и флеш-памятью увеличена до 4,0 Гбит/с за счёт применения низкоамплитудной сигнализации и технологий коррекции/подавления искажений.

4. Создание прототипа
Реализовав высокоскоростные трансиверы и технологии повышения производительности, Kioxia создала прототип контроллера и модуля памяти, использующий PCIe 6.0 (64 Гбит/с, 8 линий) в качестве интерфейса подключения к серверу. Прототип продемонстрировал возможность работы с ёмкостью 5 ТБ и пропускной способностью 64 ГБ/с при потреблении менее 40 ватт.

Kioxia планирует способствовать скорейшему коммерческому внедрению результатов этих исследований, ориентируясь не только на IoT и анализ больших данных на периферии сети, но и на новые рыночные тренды, такие как генеративный ИИ.

Источник: Kioxia