William Cheng / 慧榮科技企業級儲存行銷協理

隨著數據經濟時代來臨，近幾年來我們不僅看到數位轉型浪潮持續席捲，也見證了人工智慧（AI）、機器學習（ML）及深度學習（DL）等科技的蓬勃興起，尤其在ChatGPT、生成式AI、大語言模型（LLM）橫空出世後，更讓AI火苗竄燒到沸騰之境地，驅使越來越多企業對AI不再徬徨觀望、開始將AI相關軟硬體列入IT投資計畫。

不可諱言，有志投入AI開發與應用的企業或機構，都必須備妥足量的「燃料」、也就是數據，才能源源不斷地綻放創新能量；尤其伴隨著AI演算法日趨複雜，更需要大量數據加以支撐，連帶使得高效能儲存解決方案的重要性水漲船高。

深究其因，首先在於人工智慧演算法趨於複雜化之後，舉凡機器學習模型的訓練數據、深度學習網路的大量數據集，抑或以AI驅動應用程式的即時數據，都將帶動一波波數據洪流，迫使企業必須在短時間內有效地儲存、存取與處理越來越大量的資訊。其次當企業啟動各種AI工作負載時，亦需要仰賴更高的資料I/O效能、更大的數據吞吐量，才足以打造強韌的AI運算基石，快速處理AI任務中固有的複雜運算及大量資料集；這點不論在於訓練神經網路、運行預測分析、執行即時AI應用程式等各種場景，都是至關重要的。

MonTitan平台助陣，加速打造企業級SSD

綜上所述，AI的興起，帶動企業端對於高效能儲存的殷切需求；但在建立高效能儲存架構的過程，基於平衡速度、容量、成本、資料完整性等重大目標，企業不僅需要優先選購諸如NVMe SSD等高速儲存媒體，亦須關注其中是否支援「分區命名空間」（Zoned Namespaces；ZNS）、或「靈活資料放置」（Flexible Data Placement；FDP）等進階技術，以期加速突破可實現的界限。有鑑於此，居於全球NAND快閃記憶體控制晶片領導地位的慧榮科技，重磅推出「MonTitan」企業級PCIe Gen5 SSD開發平台，並已進入送樣階段。

慧榮科技企業級儲存行銷協理William Cheng表示，具體來說，慧榮科技的MonTitan為一款兼具高效能、可客製化編程等多重優勢的PCIe Gen5開發平台，協助儲存裝置模組廠與NAND大廠等企業級儲存供應商，順利打造出能夠滿足資料中心與企業級儲存應用等嚴苛要求、且符合個別供應商自行定義的SSD解決方案。

William Cheng進一步指出，MonTitan平台內含SM8366企業級SSD控制晶片ASIC、Turnkey和分層企業韌體（Layered Enterprise Firmware）、SSD參考設計套件（RDK）等完整元素，足以幫助前述客戶快速完成企業級SSD的設計，實踐Time to Market目標，進而憑藉最佳總體擁有成本（TCO）的誘因，贏得廣大最終用戶的青睞。MonTitan兼具了高效能、低功耗、高容量等優勢特色，堪稱是因應當前資料中心挑戰，是支撐HPC、邊緣運算及AI應用的絕佳首選。

再者，MonTitan同時支援NVM Express 2.0b協定、OCP NVMe SSD 2.0規範，支援E1.S、E1.L、E3.x、U.2/3等多種基於業界標準的外型規格。另一方面，它搭載16個獨立可編程的NAND通道，支援ONFI（Open NAND Flash Interface）協定並提供介面切換指令選項，最高可支援2400MT/s的TLC與QLC NAND。談到資料安全性部份，MonTitan則廣泛支援包括安全驗證、安全開機、金鑰包裝、AES-256、硬體安全信任根等多項業界領先的技術規格。

慧榮科技獨有的PerformaShape™與NANDCommand™技術，保障最大頻寬效能與可靠性

MonTitan結合了兩項由慧榮科技打造的獨家技術，一是PerformaShape，擅於保障最大化的頻寬效能；另一是NANDCommand，旨在提升TLC/QLC NAND的耐用度。

PerformaShape是配置於韌體當中一種獨特的多層整形演算法，能夠依據個別使用者定義的QoS集來實現最佳化的SSD效能。更進一步來看，PerformaShape結合硬體隔離技術，使SM8366能夠確保最大的頻寬效能，且可促進使用者定義的各種效能元素（例如QoS、延遲、隨機讀取／隨機寫入、功耗）同步邁向極大化。

NANDCommand採用第5代高效能LDPC錯誤更正碼（ECC）技術、RAID機器學習演算法、即時全面的媒體介面層掃描，可確保資料完整性及耐用性，同時大幅提升新世代NAND達到企業級效能。這些演算法可有效結合軟體解碼、多通道與多層管理、智慧型緩衝管理，和讀取／寫入資料分割，為TLC/QLC NAND提供優異的LDPC錯誤校正與更佳耐用度。

除PerformaShape和NANDCommand兩大源自慧榮的獨到技術外，MonTitan同時支援ZNS與FDP兩大企業級儲存關鍵技術，使其成為支援最新QLC NAND的理想平台。

利用先進的ZNS和FDP技術，輕鬆達到資料放置最佳化

MonTitan啟用兩項先進資料放置技術，其一便是「區域命名空間」（ZNS）。ZNS是NVMe 2.0規範的一部分，它奠基於分區儲存概念，意指藉由一類獨特的儲存設備（HDD或SSD），能夠讓主機系統與儲存設備二者協作，以營造更高的儲存容量。其中對於SSD來說，便是藉由ZNS技術來實現分區儲存。

換句話說，ZNS為一種儲存架構，擅於將儲存設備組織成為具有不同特徵的區域，藉以優化資料的放置與存取。而它主要蘊含三項關鍵的工作原理。第一是「儲存設備分區」，旨在將SSD儲存設備劃分成帶有不同屬性（例如不同的效能、不同的容量…等等）的邏輯區域，而這些區域可經由儲存控制晶片來管理。第二為「邏輯到物理的映射」，儲存控制晶片可依據預定標準，把傳入的資料對應至特定區域。第三是「區域意識」，主要是將應用程式或檔案系統設計為「區域感知」，意謂它們都理解分區儲存架構，能夠與儲存系統交互，提供一致性的資料放置指令。

值得一提，支援ZNS的SSD，無需借助大量DRAM來實現快閃記憶體轉換層（FTL），有利於減少板載DRAM的佔用空間與建置成本；不僅如此，ZNS也擅於消除一些與寫入放大、QoS可變性相關的難題。總之ZNS SSD兼具「主動回收垃圾」、「無需過度配置」、「降低寫入放大率」和「僅需少量DRAM」的諸多優點，形同讓過往阻礙SSD發展的絆腳石，包括規模、QoS及TCO等問題都逐一迎刃而解。

另一個賣點在於，ZNS開啟了混合技術SSD的大門，其中包含S L C快閃記憶體（提供高耐用性）、TLC/QLC快閃記憶體（提供高容量），以便於在容量、壽命和可靠度等不同維度之間取得最佳平衡。

至於MonTitan所啟用的另一先進資料放置技術，即為「靈活的資料放置」（FDP），原則上是與前述ZNS相似的技術，由Meta、Google及Samsung三家OCP（Open Compute Project）成員所共同推動。FDP立足於新核准的NVMe規範（TP4146），標榜能減輕主機軟體與驅動程式的修改需求，實現與ZNS類似的資料放置最佳化優勢。

簡言之，FDP的主要優勢，在於它擁有與既有系統的向後相容性，並且可以減少提供系統級最佳化所需要的工程資源。而支援FDP的SSD當中的資料放置，改善了當前的分解儲存模型，意即藉由向主機提供有關在SSD上分配資料的位置「提示」，實現資料隔離。

說到這裡，就不得不提到FDP SSD賴以實踐上述目標的「公開超級區塊資訊」，該資訊允許主機將寫入標記為特定回收單元（RU），以便於讓裝置能夠對齊來自多個應用程式的資料。透過這樣的主機／裝置協作模式，確實有助於削減寫入放大，並為取消分配RU提供保證，讓主機有能力協調垃圾回收。

提供兩種RDK配置，為客戶營造最大取樣彈性

在融合諸多獨到的利基條件下，大致為MonTitan賦予了四大企業級特點，包括：一、可客製化編程的標準型NVMe與Host-based FTL韌體模型；二、分區命名空間韌體堆疊架構，提供最佳的儲存應用，包含NVM Set、RAID Type、# of Zones、Zone Size；三、儲存容量最高支援128TB；四、藉由1024佇列，最多支援128個命名空間。

基於種種差異化特性，客戶經由MonTitan平台所打造的企業級SSD產品，能確保迎合未來AI世界的儲存需求。慧榮科技已開始提供MonTitan樣品，方便客戶預先擬定後續SSD新品的開發展計畫，並依據不同的效能規格，一舉推出兩種不同的「參考設計套件」（RDK）配置，提供客戶更大的取樣彈性。

第一種MonTitan RDK的配置為傳統NVMe，至於第二種配置則是市場上首款基於QLC的PCle Gen5 ZNSSSD。無論屬於哪一種RDK配置，都是專門為了支援Turnkey韌體所建造而成的，而該韌體針對各種應用程式，特別進行功耗與效能優化，譬如可將SSD平均功耗壓低在25W以下，將空閒SSD功耗壓低在5W以下，這些數值都明顯低於一般SSD產品，足以幫助最終企業用戶符合當前蔚為顯學的ESG永續發展目標，避免因為從事大量資料集的AI訓練或推論工作負載，衍生悖離節能減碳原則的現象。

無論隨機或循序存取效能，皆締造業界新猷

深入觀察兩項MonTitan RDK的效能規格，大致可梳理出兩項極為耀眼的數值。第一個亮點，在於隨機讀取效能部份，MonTitan支援高達3.5M IOPS（4K）；另一個亮點，則在於支援了高達14.2GB/s的循序存取效能。兩項關於效能表現的數值，確定雙雙刷新了業界的最高紀錄。

William Cheng補充說，基本上客戶只要善用MonTitan平台，即可獲得一個深具彈性、也最易於開發的環境，但假使客戶仍需要慧榮科技提供其他支援，譬如說希望協助他們完成一些預期的軟體功能；針對這些進階需求，慧榮科技亦可提供設計服務，滿足客戶的期盼，終至產製出足以在市場脫穎而出的明星級SSD產品。

著眼於前述需求脈絡，不管是模組廠、NAND大廠等企業級儲存供應商，預期都將竭盡所能開發精良的SSD產品，藉以搶攻巨大商機。而MonTitan無疑正是這群供應商的堅實後盾，幫助他們如期如質打造強大的SSD產品，連帶讓廣大企業同蒙其利、順利加速數位轉型進程。

總括而論，可以預見今後各企業不論行業屬性、不論規模大小，都將如火如荼展開數位創新升級計畫；隨著AI/ML應用不斷深化，對於數據的需求勢必長長久久、永無止境。值此時刻，企業即需依靠能夠完美平衡效能、容量、成本、資料完整性的優質儲存載體，唯有如此，才足以為各項AI工作負載挹注最佳化處理能力。