William Cheng / 慧荣科技企业级储存行销协理

随着数据经济时代来临，近几年来我们不仅看到数字转型浪潮持续席卷，也见证了人工智能（AI）包括机器学习（ML）及深度学习（DL）等科技的蓬勃兴起，尤其在ChatGPT、生成式AI、大语言模型（LLM）横空出世后，更让AI火苗越烧越旺，驱使越来越多企业对AI不再仿徨观望、开始将AI相关软硬体列入IT投资计划。

不可讳言，有志投入AI开发与应用的企业或机构，都必须备妥足量的「燃料」、也就是数据，才能源源不断地绽放创新能量；尤其伴随着AI算法日趋复杂，更需要大量数据加以支撑，连带使得高效能存储解决方案的重要性水涨船高。

深究其因，首先在于人工智能算法趋于复杂化之后，不论是机器学习模型的训练数据、深度学习网络的大量数据集，又或以AI驱动应用程序的即时数据，都将带动一波波数据洪流，迫使企业必须在短时间内有效地储存、读取与处理越来越大量的信息。其次当企业启动各种AI工作负载时，也需要依赖更高的数据I/O性能、更大的数据吞吐量，才足以支撑在大量数据集上的固有的复杂运算；这点不论在于训练神经网络、运行预测分析、执行即时AI应用程序等各种场景，都是至关重要的。

综上所述，AI的兴起，带动企业端对于高效能存储的殷切需求；但在建立高效能存储构架的过程，基于平衡速度、容量、成本、数据完整性等重大目标，企业不仅需要优先选购诸如NVMe SSD等高速存储媒体，亦须关注其中是否支持「分区命名空间」（Zoned Namespaces；ZNS）、或「灵活数据放置」（Flexible Data Placement；FDP）等进阶技术，以期加速突破效能边界。有鉴于此，居于全球NAND闪存控制芯片领导地位的慧荣科技，重磅推出「MonTitan™ 」企业级PCIe Gen5 SSD开发平台，并已进入送样阶段。

慧荣科技企业级储存行销协理William Cheng表示，具体来说，慧荣科技的MonTitan™ 为一款兼具高效能、可客制化编程等多重优势的PCIe Gen5开发平台，协助SSD制造商与NAND大厂等企业级存储供应商，顺利打造出能够满足数据中心与企业级存储应用等严苛要求、且符合个别供应商自行定义的SSD解决方案。

William Cheng进一步指出，MonTitan™ 平台内含SM8366企业级SSD控制芯片ASIC、Turnkey和分层企业固件（Layered Enterprise Firmware）、SSD参考设计套件（RDK）等完整元素，足以帮助前述客户快速完成企业级SSD的设计，实践Time to Market目标，进而凭借最佳总体拥有成本（TCO）的诱因，赢得广大最终用户的青睐。MonTitan™ 兼具了高效能、低功耗、高容量等优势特色，堪称是因当前数据中心挑战，是支撑HPC、边缘运算及AI应用的绝佳首选。

再者，MonTitan™ 同时支持NVM Express 2.0b协定、OCP NVMe SSD 2.0规范，支持E1.S、E1.L、E3.x、U.2/3等多种基于业界标准的外型规格。另一方面，它搭载16个独立可编程的NAND信道，支持ONFI（Open NAND Flash Interface）/TOGGLE协定并提供界面切换指令选项，最高可支持2400MT/s, 支持各NAND厂商的TLC与QLC NAND。谈到数据安全性部份，MonTitan™ 则广泛支持包括安全验证、安全开机、密钥包装、AES-256、硬件安全信任根等多项业界领先的技术规格。

MonTitan™结合了两项由慧荣科技打造的独家技术，一是PerformaShape™，擅于保障最大化的性能的同时实现QoS隔离；另一是NANDCommand™，旨在提升TLC/QLC NAND的效能。

PerformaShape™是固件定义的硬件加速的一种独特的多层整形算法，能够依据个别使用者定义的QoS集来分配性能配额（例如QoS、延迟、随机读取／随机写入、功耗））并最大化SSD性能

NANDCommand™采用第5代高效能LDPC错误更正码（ECC）技术、机器学习算法、即时全面的介质扫描，大幅提升新世代NAND达到企业级需求，确保数据完整性、耐用性及性能、QoS最佳平衡，这些算法可有效结合软解码、智能DSP缓冲管理，和读取／写入数据优先级处理等先进技术。

除PerformaShape™和NANDCommand™两大源自慧荣的独到技术外，MonTitan™同时支持ZNS与FDP两大企业级储存关键技术，使其成为支持最新QLC NAND以支持企业级效能优化的理想平台。

MonTitan™ 启用两项先进数据放置技术，其一便是「分区命名空间」（ZNS）。ZNS是NVMe 2.0规范的一部分，它奠基于分区储存概念，意指藉由一类独特的储存设备（HDD或SSD），能够让主机系统与储存设备二者协作以实现企业级减少写放大、优化效能的目标。

换句话说，ZNS为一种储存构架，擅于将储存设备组织成为具有不同特征的区域，借以优化数据的放置与存取。而它主要蕴含三项关键的工作原理。第一是「储存设备分区」，旨在将SSD储存设备划分成带有不同属性（例如不同的性能、不同的容量…等等）的逻辑区域，而这些区域可经由存储控制芯片来管理。第二为「逻辑到物理的映像」，存储控制芯片可依据预定标准，把传入的数据对应至特定区域。第三是「区域意识」，主要是将应用程序或档案系统设计为「区域感知」，意谓它们都理解分区存储架构，能够与存储系统交互，提供一致性的数据放置指令。

值得一提，支持ZNS的SSD，无需借助大量DRAM来实现闪存转换层（FTL），有利于减少板载DRAM的占用空间与建置成本；不仅如此，ZNS也擅于消除一些与写入放大、QoS可变性相关的难题。总之ZNS SSD兼具「主动回收垃圾」、「无需过度配置」、「降低写入放大率」和「仅需少量DRAM」的诸多优点，形同让过往阻碍SSD发展的绊脚石，包括规模、QoS及TCO等问题都逐一迎刃而解。

另一个卖点在于，ZNS开启了混合技术SSD的大门，其中包含S L C闪存（提供高耐用性）、TLC/QLC闪存（提供高容量），以便于在容量、寿命和可靠度等不同维度之间取得最佳平衡。

至于MonTitan™所启用的另一先进数据放置技术，即为「灵活的数据放置」（FDP），原则上是与前述ZNS相似的技术，由Meta、Google及Samsung三家OCP（Open Compute Project）成员所共同推动。FDP立足于新核准的NVMe规范（TP4146），标榜能减轻主机软件与驱动程序的修改需求，实现与ZNS类似的数据放置最佳化优势。

简言之，FDP的主要优势，在于它拥有与既有系统的向后兼容性，并且可以减少提供系统级最佳化所需要的工程资源。而支持FDP的SSD当中的数据放置，改善了当前的分解储存模型，意即借由向主机提供有关在SSD上分配数据的位置「提示」，实现数据隔离。

说到这里，就不得不提到FDP SSD赖以实践上述目标的「公开超级内存块信息」，该信息允许主机将写入标记为特定回收单元（RU），以便于让装置能够对齐来自多个应用程序的数据。透过这样的主机／装置协作模式，确实有助于削减写入放大，并为取消分配RU提供保证，让主机有能力协调垃圾回收。

在融合诸多独到的利基条件下，大致为MonTitan™赋予了四大企业级特点，包括：一、可订制化编程的标准型NVMe与Host-based FTL固件模型；二、分区命名空间固件可配置构架，提供最佳的储存应用，包含NVM Set、RAID Type、# of Zones、Zone Size；三、存储容量最高支持128TB；四、 通过1024队列，最多支持128个命名空间。

基于种种差异化特性，客户经由MonTitan™平台所打造的企业级SSD产品，能确保迎合未来AI世界的存储需求。慧荣科技已开始提供MonTitan™样品，方便客户预先拟定后续SSD新品的开发展计划，并依据不同的性能规格，一举推出两种不同的「参考设计套件」（RDK）配置，提供客户更大的取样弹性。

第一种MonTitan™ RDK的配置为传统NVMe，至于第二种配置则是市场上首款基于QLC的PCle Gen5 ZNSSSD。无论属于哪一种RDK配置，都是专门为了支持Turnkey固件所建造而成的，而该固件针对各种应用程序，特别进行功耗与性能优化，譬如可将SSD平均功耗压低在25W以下，将空闲SSD功耗压低在5W以下，足以帮助最终企业用户符合当前广为认可的ESG永续发展目标，避免因为从事大量数据集的AI训练或推论工作负载，衍生悖离节能减碳原则的现象。

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补充说，基本上客户只要善用MonTitan™平台，即可获得一个深具弹性、也最易于开发的环境，但假使客户仍需要慧荣科技提供其他支持，譬如说希望协助他们完成一些预期的软件功能；针对这些进阶需求，慧荣科技亦可提供设计服务，满足客户的期盼，终至生产出足以在市场脱颖而出的明星级SSD产品。

着眼于前述需求情况，不管是模块厂、NAND大厂等企业级储存供应商，预期都将竭尽所能开发精良的SSD产品，借以抢占巨大商机。而MonTitan™无疑正是这群供应商的坚实后盾，帮助他们如期如质打造强大的SSD产品，连带让广大企业同蒙其利、顺利加速数字转型进程。

总而言之，可以预见今后各企业不论行业属性、不论规模大小，都将如火如荼展开数字创新升级计划；随着AI/ML应用不断深化，对于数据的需求势必长长久久、永无止境。值此时刻，企业即需依靠能够完美平衡性能、容量、成本、数据完整性的优质存储载体，唯有如此，才足以为各项AI工作负载投注最佳化处理能力。