未来SSD的接口趋势是什么?

news2024/12/24 21:10:53

针对SSD接口标准,目前业内有两大组织:

  • PCI-SIG:这个就是定义pcie协议标准的那个组织,我们常见的传统接口M.2, U.2, 2.5英寸的接口都归这个组织定义规范。M.2,U.2起源与客户端,也是企业级当前最常用的接口形式。

  • SNIA:这个组织主要定义EDSFF接口标准。包括了E1.S、E1.L、E3.S、E3.L

1.M.2将被E1.S取代

在存储领域,M.2固态硬盘支持NVME/PCIe和SATA两类协议。PCIe SSD其实都是NVMe over PCIe;SATA SSD,则是AHCI over SATA.

在M.2接口细分两个规格,Socket2和Socket3。Socket 2支持SATA和PCIe X2接口SSD。Socket 3可以支持PCIe x4接口。虽然长的很像,但是大有乾坤,如下图左,是M.2 SATA接口SSD的模样,下图右则是M.2图PCIe 接口SSD的模样。

目前M.2根据尺寸的不同也可以分为大概4类,不过容量最大只支持8T容量。而且还不支持热插拔。

更多M.2接口尺寸如下图,供参考。

M.2接口的金手指接口,比较容易出现划伤,出现接触相关的链路异常。

M.2接口最大的功耗也有限制,不能超过8.25W。M.2目前在数据中心主要用于boot ssd,系统启动盘。CPU不断的迭代和性能提升,很多CPU目前已经去掉了链接SATA盘的接口,也导致M.2 SATA SSD作为启动盘就需要中间增加PCIe转SATA控制器,这就意味者成本的增加。

为解决M.2接口存在的热插拔、散热、过热以及容量扩展问题,业内目前找到的解决方案是采用E1.S接口。E1.S是一个小尺寸,比M.2长一点,但更宽,可以容纳更多的NAND Die,实现容量的叠加,具有更强的扩展性。最新版本的E1.S提供了一个新的可选对称外壳,宽度为9.5毫米 (类似于E1.L),可根据需要提供高达20w和x8 PCIe的可扩展性。主流ssd仍有望仅是PCIe x4,但尺寸上的PCIe x8支持允许使用其他需要更高带宽的设备。

E1.S接口好处多多,从散热、功耗、信号完整性、容量,带宽等多个维度超越M.2接口。

根据TrendFocus机构的预测,在2026年,按照容量计算,E1.S接口的占比将会达到35.4%,M.2接口的占比会跌落到2.1%。按照Unit计算,E1.S接口的占比将会达到51.4%,M.2接口的占比从45.9%会跌落到12%。

另外,针对NVME SSD作为boot盘,OCP也制定了相关的标准和策略,比如OCP的定义,“OCP Hyperscale NVMe Boot SSD Specification Goals”:

• Aligns NVMe Boot SSD needs and requirements between Hyperscale and SSD makers

• Share flash learnings based on Hyperscale deployments

• Provide everything needed to build a boot SSD for hyperscale deployments

2. U2/U3 2.5英寸转向E3

随着PCIe 5.0/6.0的发布,当前2.5英寸的盘也开始力不从心,在信号完整性、多类型支持、带宽、功耗支持等多方面不能满足下一代数据中心的诉求。

E3家族目前主要有4种类型

其中,E3.S 2T的指的是宽度16.8mm,1T指的宽度7.5mm. E3.S 2T最大功耗可以达到40W,E3.L 2T最大功耗可以达到70W。

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