PCIe 4.0 SSD尚未起飛，就要迎戰速度翻倍的5.0

不久前，存儲廠商才紛紛投入PCIe 4.0 SSD的陣營，而下一代PCIe 5.0卻已悄然而至。消費級市場英特爾率先支持了PCIe 5.0，AMD也即將在明年的AM5平臺上開啟支持，不少服務器級的處理器更是早一步開始了布局，于是原本尚在激戰中的SSD廠商們又紛紛開啟了下一輪的軍備。

PCIe 5.0與4.0的速度與帶寬對比 / Rambus

與PCIe 4.0相比，PCIe 5.0將單通道的速率提升了兩倍，達到32GT/s。這樣的性能提升對于AI/ML和數據中心來說尤為重要，CPU、GPU、FPGA和ASIC加速器之間更快速地移動數據成為了可能，而SSD作為存儲介質，同樣成了直接受益者。一如既往，在新標準的推動上，IP廠商已經先一步就位了，那么SSD和SSD控制器是否同樣準備好了呢？

鎧俠

鎧俠再度先發制人，在近日推出了業界首款采用PCIe 5.0技術的EDSFF固態硬盤CD7。鎧俠的CD與XD系列均為面向數據中心的固態硬盤，但前者過去選用的是常見的2.5英寸外形規格，后者則采用了企業與數據中心標準外形尺寸（EDSFF）。而此次發布的CD7選擇了全新的EDSFF E3.S外形規格，以更小的空間占用，擁抱當下數據中心對更緊湊SSD配置的需求，而不再為了兼容性沿用過時的2.5英寸。

CD7 SSD / 鎧俠

CD7搭載了鎧俠自研的控制器、固件以及BiCS Flash 3D TLC閃存，容量最高可達7.68TB。出于對數據中心這種密集型用例的考量，CD7 E3.S系列占用較少的PCIe通道數，因此可在機架內搭載更多的PCIe SSD或加速器，這也就意味著更大的存儲空間和更高的算力。

CD7采用了PCIe 5.0x2的雙通道設計，順序讀取速度達到6450MB/s，隨機讀取的IOPS達到1050K，均超過上一代的PCIe 4x4的CD6，可以說是“以2敵4”了。在延遲上，CD7的讀取延遲為75μs，寫入延遲為14μs，與PCIe 4.0的SSD相比分別提升了17%和60%。目前鎧俠已將CD7已經送樣給各大OEM，預計將在2022年正式推出。

FADU

美國的FADU是一家專注于閃存解決方案的Fabless初創公司，主要面向OEM和數據中心的存儲需求。近日，FADU宣布推出下一代PCIe 5.0 SSD Echo和控制器FC5161。Echo SSD將提供E1.S、E1.L、E3和U.2四種數據中心常用的外形規格，支持PCIe 5.0 x4、NVMe 1.4+以及OCP Cloud 2.0的主機接口。


Delta PCIe 4.0平臺 / FADU

FADU給出了這款SSD的具體參數，Echo的順序讀取速度將達到14.6GB/s，順序寫入速度達到10.4GB/s，隨機讀取和寫入性能分別為3400K和735K IOPS。在PCIe 5.0的加持下，大家都對速度有了基本的預期，各家的SSD雖然速度各異，但總的來說并沒有拉開差距。而Echo的優勢在于它的功耗上，FADU宣稱其平均功耗甚至不到5.2W。

據悉，FADU在其SSD控制器FC5161上用到了SiFive的S5系列RISC-V處理器，結合西部數據也計劃在其SSD控制器用上自研的RISC-V核心SweRV，RISC-V對于存儲廠商的吸引力已經不言而喻了。這不僅是因為RISC-V成功的開源模式，也有RISC-V高可配置性的原因在內。

三星

三星的旗艦SSD在消費級常被奉為最高標準，自然不可能在PCIe 5.0這樣的高速接口上輸人一籌，于是也在年內公布了其下一代PCIe 5.0服務器級SSD PM1743的信息。PM1743采用了V6 TLC的閃存，支持PCIe 5.0 1x4和2x2的配置，也與鎧俠的CD7一樣，選擇了E3.S作為外形規格。

除了其寫入持久度可以做到1DWPD外，三星并沒有進一步透露PM1743在讀寫性能上的具體細節。在前不久結束的OCP大會上，三星強調在數據中心市場，從PCIe 3.0到4.0的轉變花了7年時間，但從4.0轉向5.0只花了3年時間，PCIe 5.0帶來的帶寬和吞吐量優勢在HPC市場得到了充分利用。

PCIe 5.0 SSD主控

SSD主控大廠群聯電子在下半年宣布，其PCIe 5.0 SSD主控方案PS5026-E26已經完成流片，E26將采用12nm制程打造，并繼續使用群聯的CoXProcessor架構。E26預計將在2022年下半年完成正式投產，初期將推出M.2、U.3、E1和E3等規格，滿足消費級與服務器市場的需求。

江蘇華存電子也在近期宣布，其歷時多年開發的PCIe 5.0 SSD主控芯片HC9001在下半年進入流片階段，這也是國內首款自研的12nm PCIe 5.0存儲控制芯片。HC9001采用了自研的硬固件融合XSDirectA架構，接口速度最高可達128Gbps，而且加入了國密算法，因此在安全性上要更適合國內的企業/服務器用戶。

同樣在布局PCIe 5.0主控芯片的還有慧榮科技，不過根據其在財報上發布的消息，其企業級PCIe 5.0 SSD控制器要在明年下半年才會送樣，大規模商用需要等到2023年。且根據其CEO的表述，其企業級SSD控制器并不會成為其銷售目標的主要貢獻者。想來PCIe 5.0 SSD最大的市場還是消費級產品，但其普及速度必然落后于企業級/數據中心SSD。

結語

從以上PCIe 5.0 SSD的進展看來，目前對PCIe 5.0 SSD需求最大的還是數據中心等高性能計算應用。盡管OS和處理器廠商都在推進相關軟件生態，消費級應用其實仍未消化掉PCIe 4.0帶來的性能提升。

與之一同崛起的還有EDSFF這樣新的外形規格。PCIe 5.0與EDSFF結合在一起，支持到更高的容量、更高的功耗、更好的散熱和更高的性能，調研機構更是指出2025年一半的SSD都將采用EDSFF。

由于大規模部署還要等到2022年之后，面對成本未知的PCIe 5.0 SSD，4.0 SSD究竟會不會成為迅速過渡的“犧牲品”尚未可知。但已經明朗的是，存儲作為瓶頸的時代很快將一去不復返了。