来源:半导体行业观察
2025-03-19 09:01:01
(原标题:突破存力瓶颈,平头哥镇岳SSD主控芯片:全面赋能)
如今,随着AI向生产生活全链条渗透,算力、存力、网力的需求呈指数级增长。
其中,存力的重要性正在不断凸现出来,事实上,如果说算力是AI的"大脑",那么存力就是支撑其运转的"血液系统"。
值得关注的是,AI全生命周期对存力都有显著需求,但不同阶段的要求也有不同侧重点:数据采集阶段需要高带宽吞吐,清洗阶段依赖低时延响应,训练阶段追求极致能效比,推理阶段则强调成本与可靠性的平衡。这种多维度、动态化的存储需求,使得传统存储架构面临严峻挑战,行业亟需一场从芯片底层出发的技术革新。
在这样的背景下,平头哥半导体的镇岳510 SSD主控芯片,凭借着在架构和算法层面的创新,正在破解存力瓶颈这一AI生态难题。
镇岳510:六边形战士
在MemoryS 2025峰会上,平头哥半导体产品总监周冠锋为观众详细介绍了镇岳510主控芯片——这颗通过架构与算法的双重突破,真正成为“六边形战士”的主控芯片。
什么是六边形战士?他指出,镇岳510在:
“低时延”,可以做到随机写4微秒;
“高能效”,实现每瓦特提供420K IO处理能力;
“高带宽”,达到大于等于3400K IOPS,属于性能第一梯队;
“高可靠”,通过创新的算法做到业界最高的10的-18次方的UBER指标;
“低成本”,全面支持QLC、TLC各家各型号NAND;
“高容量”,可以支持大于等于32TB以上的容量。
仅靠芯片上的堆料,显然是难以同时实现这六方面能力突破的,在演讲中,周冠锋向半导体行业观察透露了平头哥的“秘密武器”。
镇岳 510 的破局,始于对存储架构的“底层重构”,在小小的一颗芯片当中,集成了平头哥多年研发出来的“神经中枢”:6 颗RISC-V 核,构建异构计算集群,搭配平头哥研发的专用硬件加速单元,实现“指令解析 - 队列管理 - 缓存分配”全链路硬件化,这种“软硬件紧耦合”架构设计,让 IO 处理延迟大幅压缩至 4μs。
“我们把适合于硬件的任务用可编程的硬件模块进行实现,但是对于大量存在不确定性的、需要灵活处理的任务,则保留给固件实现,”周冠锋提到,“另外一方面我们还实现了IO执行路径的全面硬化,包括IO命令自动解析、PCIE DMA的启动,以及命令响应CQE的构造和反馈等都不再需要软件进行干预,这些努力,最终让镇岳 510 的时延大幅降低。”
除了架构外,算法创新是镇岳510得以成功的另一大关键。
据周冠锋介绍,目前的SSD芯片的核心竞争力,很大程度上取决于两大核心算法的突破——数据纠错算法(LDPC)和介质应用算法(最优电压搜索)。这两大算法如同SSD的灵魂,直接决定了存储的可靠性、能效和寿命。
作为目前最接近香农极限的纠错方案,LDPC(低密度奇偶校验码)算法的实现却面临"不可能三角"的挑战——需在高能效、强纠错能力与硬件可行性之间实现微妙平衡。平头哥创造性将BF(Bit-Flipping)和NMS(Normalized Min-Sum)两套算法进行流水线融合,既保留了BF的高速解码特性,又继承了NMS的高纠错能力,同时还开发了可动态适配的矩阵架构,一套基础矩阵即可支持从低密度到高密度NAND的多种码率需求。
“最终,我们将LDPC算法的Errorfloor(纠错性能天花板)降低了一个数量级,实测UBER(不可纠比特错误率)达到10^-18级别,这在国际主流方案中属于第一梯队水平。”周冠锋说到。
架构和算法的创新,让镇岳510在AI存力上实现了全方位的领先发展。
共建存力生态:行业合作与产业赋能
在技术创新之外,平头哥正在围绕这颗芯片构建新的生态。
据周冠锋透露,2023年量产的镇岳510芯片,目前产品化落地进展非常迅速,已经在阿里云的EBS业务(弹性块存储)大规模上线了。
在云上典型的读写混合99.99%的长尾时延测试中,镇岳510相比友商主控时延压缩了92%,不仅大幅提升了整体存储系统的带宽和IOPS,更加缩短了IO的延迟,让跑在阿里云EBS业务上的应用获得了更好的用户体验,比如可以让数据库应用有更快的响应。
而在展台上,忆恒创源基于镇岳 510 的 PBlaze7 7A40 SSD成为了众人瞩目的焦点——100 万 IOPS 的 4K 随机写性能,低至55/5us的超低延迟,这种突破除了忆恒创源本身的技术积累外,也离不开平头哥的硬件加持。
“忆恒创源是国内非常资深和领先的存储厂商,他们在固件设计领域有非常深厚的积累,在合作中,结合镇岳510芯片的硬件基础,配合忆恒创源的MUFP的固件平台,在很短的时间内做出了非常高性能的SSD。”周冠锋说到。
除此之外,国内的得瑞领新也已与平头哥达成合作,其基于镇岳510的D8436/D8456系列,顺序读写速度高达14/10 GB/S,性能功耗比较上一代PCIe4.0产品更是提升了70%以上,配合智能功耗管理模块与多级数据纠错技术,完全可以满足 AI 训练、实时数据分析等需求。
佰维存储同样是平头哥的合作伙伴之一,佰维存储的VP给予了镇岳510非常高的评价:“为产品提升性能、时延、能效比等多维度提供有力支撑”,据透露,目前佰维基于这颗芯片开发的企业级SSD产品开发在如火如荼当中。
从阿里云到忆恒创源,从得瑞领新到佰维存储,一幅AI存力生态的绘卷正在徐徐展开,在这一生态系统中,存储不再仅仅是底层的基础支撑,而是要转变成为推动 AI 创新的驱动力。
未来展望:存力驱动AI新范式
展望未来,镇岳芯片已在技术布局上做足了准备。
面对“平头哥存储芯片下一步有何规划”的问题,周冠锋的回答带着工程师的理性:“技术创新,非常依赖生态的成熟度。比如 GPU 厂商的 GPU Direct Storage 技术,需要存储、网络、计算三方协议打通。”而在这种克制背后,是平头哥的未来野心——平头哥正在规划下一代芯片,“我们的 LDPC 算法数学研究已经完成, 正在开发RTL,目标是在进一步提升可靠性的同时,再次大幅度降低功耗。”
从架构突破到生态共建,平头哥不做封闭的“技术孤岛”,而是以芯片级创新为支点,撬动存储产业链升级,当镇岳的“六边形能力”渗透至每个AI节点,存储将不再是数据的容器,而是驱动智能时代的核心动能——如同水电煤一般,无声支撑千行百业的智能化跃迁。
或许正如周冠锋在演讲结尾所说的那样:“作为芯片供应商,平头哥希望能与行业携手打造更好的存储底座,在AI大潮中为各行各业赋能。”我们相信,这场AI存力的战争,平头哥早已胸有成竹。
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