经历终端需求不振、产业链高库存、疫情影响等不利因素,存储市场一度陷入下行周期,最终在2023年上游存储原厂主动减产后,价格逐步企稳回暖,并且在人工智能加持下,存储将迈入新发展周期。
AI全方位提升存储需求
在日前举办的中国闪存峰会上,深圳市闪存市场资讯有限公司总经理邰炜表示,存储市场规模在经历连续两年的下滑后,2024将回归正轨,今年存储价格呈平稳上升的趋势。得益于先进技术以及新兴市场的应用,存储行业正在从“价格”走入“价值”周期。
据CFM闪存市场预计,2024年NAND FLASH超过8000亿GB当量,相比去年增长20%,而DRAM增长达15%,有望达到2370亿GB当量;今年存储市场规模同比提升42%以上。
在技术演进方面,2023年各家存储厂商纷纷推出200层以上堆叠的NAND Flash产品,今年更是向300层推进,闪存产品的容量将进一步的提高;而键合技术开始逐步进入主流,让存储芯片设计实现更多的特效,从而有效的激发存储潜能;DRAM技术也在快速发展,1B容量的DRAM产品将成为当下主流技术,在未来两年也将推出下一代技术。
从应用市场看,手机、PC、服务器依然是存储的三大主力应用市场。但不同以往,在AI技术的发展下,三大主力应用市场也对存储提出了新要求,从而推动存储市场的稳步发展。
英特尔在去年提出“AI PC”概念。公司中国区技术部总经理高宇称,AI PC对存储行业而言是个机遇,AI PC标配为32GB LP5X内存,明年64GB内存的PC将开始出货,速度更快容量更高。由于模型体量巨大,若同时跑多个模型,需要调动的资源庞大,对SSD(固态硬盘)的性能和容量要求非常高。
提升存储密度与互联效率
存储巨头则纷纷发力提升存储密度、降低成本,或者提升高速互联技术,解决不同计算元件之间高效通信的问题。
三星电子执行副总裁兼解决方案产品工程师团队负责人吴和锡表示,为了满足日渐增长的端侧人工智能的需求,实现大语言模型的端侧运行,三星半导体计划提升UFS接口速度并正在研发一款使用UFS 4.0技术的新产品,将通道数量从目前的2路提升到4路。为迎接PCIe5.0时代,三星半导体结合数据中心的先进经验,计划将PCIe 5.0应用于PC存储。另外,目前搭载了DRAM的CXL产品很受欢迎,已成为新的技术范畴。
据了解,CXL(Compute Express Link)是一项先进的互连技术,主要用于改善计算机系统中CPU与各种内存和存储设备之间的连接性能与效率,CXL主要应用于数据中心、高性能计算和某些特殊应用场景(如汽车电子)。
三星第一代CMM-D搭载了支持CXL2.0的SoC,计划在2025年发布搭载第二代控制器、容量为128GB的新产品。同时,三星还在不断研发同时使用NAND和DRAM的混合式CXL存储模组架构。
在存储密度提升方面,长江存储首席技术官霍宗亮博士指出,全球数据呈爆发式增长,市场期待密度更高、读写性能更快、满足不同场景需求的存储产品。QLC是众多提升密度的方法路径中当前的市场共识;基于Xtacking架构的QLC具备优异的性能和高耐久度,能更好地满足用户对全场景应用的需求。
相比, SK海力士会提供TLC的高性能SSD,以及移动和汽车的解决方案; Solidigm提供的是QLC产品,具备有超高的数据中心存储的容量,并且向客户提供消费级SSD高价值产品。
针对下一代内存和AI解决方案,SK海力士称其CXL解决方案可以提高数据传输的效率。
Solidigm亚太区销售副总裁倪锦峰指出,AI数据集不断扩大、降低功耗需求增加,以及存储本地化的趋势加速等因素,让高性能存储的必要性愈发突出。与传统存储技术不同,高性能存储不仅有着出色的密度优势,赋予了AI工作负载更优的性能,还可以在AI集群训练过程中保持GPU高效运转,提升整体效率。目前Solidigm开发了云存储加速层(CSAL)等软件,大幅提升SSD的性能和寿命。
探索另类HBM方案
人工智能的发展也让HBM(高带宽内存)炙手可热。
美光作为英伟达HBM供应商,公司副总裁兼存储部门总经理Jeremy Werner介绍,美光已经从2月26日宣布正式开始量产其最新一代HBM3e高带宽内存,这款HBM3E内存的功耗相比竞争对手的产品将低30%,并且性能相比提升30%,有助于满足为大型生成式 AI 应用提供计算动力的AI芯片不断增长的存储需求。
据悉,美光HBM3e 模块基于八个堆叠24Gbit存储芯片,采用该公司的1β(1-beta) 制造工艺制造。这些模块的数据速率高达9.2 GT/秒,使每个堆栈的峰值带宽达到1.2 TB/s,比目前最快的HBM3e模块提高了44%。
不过,HBM成本高昂,存储厂商也在探索另类方案。
群联电子执行长潘健成表示,HBM作为内存方案对于多数企业和个人而言十分昂贵,虽然AI模型训练具备广阔的市场空间,但市场规模的扩大迫切需要更具性价比的解决方案。群联aiDAPTIV+的技术解决方案能够将200万美金的成本优化到2万美金,扩充AI运算内存空间,提升AI模型执行效率。
在人工智能发展推动下,固态硬盘市场也将迎来升级。
铠侠首席技术执行官柳茂知预计,2024年将是PCIe Gen5在PCIe SSD中占据重要份额的一年。据介绍,2023年,固态硬盘供应商因内存市场形势而遭遇价格下跌,但低价有助于市场从NL HDD转移到SSD。随着市场的发展,NL HDD和SSD之间的价格逐步缩小,但NL HDD的容量并未增加,而SSD容量正在急剧增长。据预计,2025年立方密度将增加10倍,到2026年将增加16倍。
边缘侧存储升级
汽车市场的发展也将带动存储市场的发展,智能汽车对存储的性能和容量的要求也将急剧加大。 闪存市场预计,单车存储容量将很快进入TB时代,预计全球车规级存储市场规模在5年后有望超过150亿美元。
德赛西威研究院院长黄力表示,随着汽车从油车、油改电、氢能、新能源的发展,汽车电子电器的架构发生了巨大的变化。智能汽车向更集中的整车电子、电器架构发展,从分布式、多域控制器到中央计算平台演进,硬件更集中计算性能更强。而构建中央计算平台智能存储,需要超大容量、共享存储和高吞吐,同时需要超高耐久性、数据分区管理、异常掉电保护、安全数据防篡改等。据介绍,汽车自动驾驶技术对存储带来更高的要求,Level 2至Level 3需要eMMC 4GB~256GB,向UFS 32GB至512GB过渡,到Level 4至Level 5阶段需要PCIe SSD 32GB至1TB。
另外,边缘AI正加速垂直领域先进技术的应用。
宜鼎国际智能周边应用事业处处长吴志清预计,全球AI市场规模将以37%的复合增长率,到2023年达到1兆8000美元以上。而边缘AI存储进化之路,是由存储向应用演进,同时也是组件向平台发展的路径。AI应用的进一步突破,需要存储产品+AI系统的协同合作,即不同存储技术、协议和服务在统一架构下的融合。
人工智能的发展对数据侧存储与计算提出新要求。
中国电信研究院资深技术专家王峰表示,深度学习和模型训练对参数的存取、激化、优化都形成了不同需求,在训练过程中,数据并行等多种形式切割模型,参数容量过大单卡无法满足,需要多设备或外层存储来填补。存储从介质、接口、协议包括缓存机制,通过层层优化整合形成完整的存储机制,在大模型时代下,实现计算和存储的更好衔接。
经过总结和分析,我们可以得出结论:目前,存储市场处于一个下行周期,面临诸多挑战。然而,得益于技术创新和新兴市场需求,存储行业正在从“价格”走向“价值”,迈向新的发展周期。
其中,AI全方位提升存储需求成为了新的发展趋势。英特尔的“AI PC”概念,三星的存储优化技术,以及SK海力士和固态硬盘的创新,都在推动存储市场的发展。此外,随着汽车市场的崛起,AI驱动的智能汽车对存储的性能和容量有了更高的要求。
然而,值得注意的是,由于边缘侧存储技术的发展,存储市场面临着新的挑战。需要通过集成多种存储技术、协议和服务,以实现数据的高效存取、激化和优化,才能应对AI时代的大规模数据处理需求。此外,新型存储架构的开发也需要克服一些挑战,例如超大规模存储、异构存储、容错备份等。
总的来说,尽管存储市场面临许多挑战,但是随着科技的进步和社会的需求,存储行业有望重新焕发生机,迈向新的发展周期。