PCIe 6.0 SSD คืออะไร และทำไม 28 TB/s ถึงสำคัญกับองค์กร
PCIe 6.0 SSD คือสื่อบันทึกข้อมูลแบบโซลิดสเตตที่เชื่อมต่อผ่านบัส PCI Express เวอร์ชัน 6.0 ซึ่งเพิ่มแบนด์วิดธ์อินเทอร์เฟซเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับเจเนอเรชันก่อน ทำให้รองรับ Enterprise storage speed ระดับหลายสิบเทระไบต์ต่อวินาทีสำหรับงานศูนย์ข้อมูลและ AI ที่ต้องการปริมาณทราฟฟิกข้อมูลสูงต่อสล็อตเดียวอย่างต่อเนื่อง.
ประเด็นสำคัญคือ PCIe 6.0 ไม่ใช่แค่ “อัปเกรดสายสัญญาณ” แต่คือการเปิดเพดานใหม่ให้ระบบ storage ทั้งชุด ถ้าในอดีต bottleneck อยู่ที่ลิงก์โฮสต์ ปัจจุบันลิงก์ x4 สามารถให้แบนด์วิดธ์ราว 30.25 GB/s โดยไม่รวมโอเวอร์เฮดโปรโตคอล ซึ่งเมื่อรวมการทำงานแบบหลายสล็อตในระบบเดียว เรากำลังพูดถึงระดับ 28 TB/s performance ในระดับแร็คทั้งชั้น
คำถามคือองค์กรพร้อมหรือยัง ไม่ใช่เฉพาะเรื่องความเร็ว แต่รวมถึงการจัดการพลังงาน ความร้อน เครือข่ายภายในเซิร์ฟเวอร์ และความเข้ากันได้กับแพลตฟอร์ม CPU ใหม่ที่รองรับ PCIe Gen6 เช่นสถาปัตยกรรมของผู้ผลิตโปรเซสเซอร์รายใหญ่ที่เริ่มรองรับอย่างเต็มรูปแบบแล้ว
Kioxia CM10: BiCS Flash Gen 10 และบริบทของ AI-first storage
การประกาศของ Kioxia ว่า CM10 Series เป็น PCIe 6.0 SSD สำหรับองค์กรรุ่นแรกของบริษัท พร้อมใช้ BiCS Flash generation 10 TLC คือสัญญาณชัดว่าตลาด Enterprise storage กำลังก้าวสู่ยุคใหม่ CM10 ถูกออกแบบให้ตอบโจทย์งาน AI inference และ context caching โดยตรง สนับสนุนสถาปัตยกรรม Nvidia CMX และรองรับการทำงานเป็น context cache สำหรับโมเดลที่มีพารามิเตอร์ระดับล้านล้านและ context window ระดับล้านโทเคน
สิ่งที่น่าสนใจคือ Kioxia ยืนยันว่า BiCS Flash generation 10 แบบ 332 เลเยอร์ถูกออกแบบมาสำหรับ data center และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพต่อวัตต์ของ SSD เมื่อรวมกับอินเทอร์เฟซ PCIe 6.0 ผลคือ CM10 ให้ sequential read สูงกว่าเจเนอเรชันก่อนราว 92% และ random read สูงขึ้นราว 85% เพื่อเร่งงาน AI และแอปพลิเคชันระดับองค์กร นี่คือประโยคที่ควรจดไว้: "CM10 เพิ่มประสิทธิภาพการอ่านลำดับสูงสุดประมาณ 92% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน"
ด้านความจุ CM10 ครอบคลุมตั้งแต่ 1.60TB ไปจนถึง 61.44TB พร้อมตัวเลือก endurance แบบ read-intensive 1 DWPD และ mixed-use 3 DWPD ฟอร์มแฟกเตอร์มีทั้ง E3.S, E1.S และ 2.5 นิ้ว โดยใน E3.S และ E1.S 9.5mm รองรับ direct-cold-plate liquid cooling สำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI รุ่นใหม่ ขณะเดียวกันยังใช้ในระบบระบายอากาศแบบเดิมได้ทั้งหมด จุดนี้ชัดเจนว่า Kioxia ไม่ได้สร้าง PCIe 6.0 SSD แยกโลก แต่คิดถึงการอัปเกรด data center ที่มีอยู่แล้ว
คอนโทรลเลอร์ PCIe 6.0: Marvell, Phison, SMI และเส้นทางสู่ SSD ระดับ 2 เพตะไบต์
แม้จะมีแพลตฟอร์ม PCIe 6.0 SSD จากผู้ผลิต NAND รายใหญ่แล้ว แต่มูลค่าที่แท้จริงของ ecosystem จะมาจากคอนโทรลเลอร์ merchant ที่เปิดทางให้ผู้ผลิต SSD รายอื่นเข้าสู่ตลาด ปัจจุบัน Marvell, Phison และ Silicon Motion ต่างกำลังเตรียมแพลตฟอร์ม PCIe 6.0 SSD ของตนเอง จุดร่วมคือการรองรับ SSD ความจุสูงระดับ 2 เพตะไบต์ ซึ่งบ่งชี้ว่าออกแบบเผื่อหลายเจเนอเรชันของ 3D NAND ความหนาแน่นสูง
ในมุมของ Enterprise storage speed Phison ระบุว่า X3 ซึ่งเป็นคอนโทรลเลอร์ 16 channel และรองรับ NVMe 2.3 สามารถทำ sequential read/write ได้สูงถึง 28 GB/s พร้อม random read/write ราว 6.8 ล้าน IOPS และประสิทธิภาพราว 4 GB/s ต่อวัตต์ ซึ่งเพิ่มทั้งประสิทธิภาพและประสิทธิภาพต่อวัตต์เป็นสองเท่าจากคอนโทรลเลอร์ PCIe 5.0 ของบริษัท นี่คืออีกประโยคที่ควรจำ: "คอนโทรลเลอร์ Phison X3 ให้ประสิทธิภาพราว 4 GB/s ต่อวัตต์ ซึ่งสูงเป็นสองเท่าจากเจเนอเรชันก่อน"
ในด้านเวลา Marvell ระบุว่าจะเริ่มส่งตัวอย่าง Bravera SC6 (MV-SF1410) ให้พาร์ตเนอร์ในไตรมาสที่ 4 และคาดว่า SSD รุ่นแรกที่ใช้ชิปนี้จะออกสู่ตลาดช่วงปลายปีถัดไปหรือมีแนวโน้มเลื่อนถึงปีถัดไปอีกหนึ่งปี ส่วน Phison เตรียม reference design ฟอร์มแฟกเตอร์อย่าง E3.S และ E1.S เพื่อส่งตัวอย่างช่วงเดือนพฤศจิกายน และผลิตจำนวนมากในปีถัดไปหากทุกอย่างเป็นไปตามแผน นั่นหมายความว่าตลาด PCIe 6.0 SSD สำหรับองค์กรจะเริ่ม “หนาแน่นจริง” หลังจากคลื่นแรกของผู้ผลิต NAND รายใหญ่ไม่นาน
สวิตช์และรีไทเมอร์ PCIe Gen6: โครงสร้างพื้นฐานใหม่ของศูนย์ข้อมูล
การอัปเกรด Enterprise storage speed ไปสู่ PCIe 6.0 ไม่ได้จบแค่ SSD หรือคอนโทรลเลอร์ แต่ต้องมีโครงสร้างพื้นฐานการเชื่อมต่อที่รองรับสัญญาณ PAM4 ที่ซับซ้อนมากขึ้น PCIe 6.0 ต้องการ Forward Error Correction (FEC) และกลไก retry ใหม่ ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนด้านการออกแบบและเพิ่มความจำเป็นของ retimer ในหลายกรณี นั่นทำให้ผู้เล่นในตลาดสวิตช์และรีไทเมอร์เริ่มสำคัญไม่แพ้ผู้ผลิต SSD
Microchip ได้นำเสนอ Switchtec PFX 160xG6 ซึ่งเป็นสวิตช์ PCIe Gen6 160 เลนที่ออกแบบมาแข่งขันในตลาดสวิตช์ PCIe รุ่นใหม่ ชิปนี้รองรับได้สูงสุดถึง 20 พอร์ต และถูกใช้ร่วมกับ GPU และ NIC แบบ x16 ในระบบ AI สมัยใหม่ นอกจากนี้ยังมีสายผลิตภัณฑ์ PSX ที่เน้นแพลตฟอร์ม storage เป็นหลัก ขณะที่ตลาดกำลังร้อนแรงเพราะสวิตช์ PCIe กลายเป็นชิ้นส่วนสำคัญในโครงสร้างพื้นฐาน AI ไม่ใช่แค่เซิร์ฟเวอร์ storage เฉพาะทางอีกต่อไป
บนฝั่งสัญญาณยาว Microchip ยังนำ XpressConnect PCIe Gen6 retimer มาแสดง ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสำคัญในการรองรับระยะทางสัญญาณที่ยาวขึ้นในระบบขนาดใหญ่ แม้บางผู้ผลิต GPU พยายามออกแบบรอบ retimer แต่ความเป็นจริงคือระบบ PCIe 6.0 จำนวนมากจะต้องใช้ retimer เพื่อคงสัญญาณ PAM4 ที่ 64 GT/s ให้เสถียร การมาของสวิตช์ 160 เลนและ retimer แบบพร้อมใช้งานแปลว่า data center upgrade สู่ PCIe 6.0 เริ่มมี ecosystem ที่จับต้องได้
ไทม์ไลน์การยอมรับ PCIe 6.0 และสิ่งที่ทีมศูนย์ข้อมูลควรทำตอนนี้
แม้ PCIe 6.0 SSD จะเริ่มปรากฏในตลาด แต่การยอมรับในระดับศูนย์ข้อมูลยังต้องใช้เวลา เพราะมาตรฐานนี้มีการเปลี่ยนวิธีส่งสัญญาณจาก NRZ ไปเป็น PAM4 ทำให้ PCI-SIG ต้องพัฒนากระบวนการทดสอบความเข้ากันได้ เครื่องมือวัด และโปรแกรม interoperabilty ใหม่ทั้งหมด การทดสอบ interoperabilty ที่ 64 GT/s ครั้งแรกเพิ่งเกิดขึ้นช่วงปลายเดือนที่ผ่านมา แปลว่า ecosystem ยังอยู่ในช่วงต้นของการพิสูจน์ตัวเอง
ในทางปฏิบัติ AMD EPYC รุ่นใหม่และ CPU ตระกูล Vera ของผู้ผลิตรายใหญ่อีกรายรองรับ PCIe Gen6 แล้ว ขณะเดียวกัน Microchip Switchtec และ XpressConnect ก็เริ่มพร้อมสำหรับการใช้งานจริง สำหรับทีมศูนย์ข้อมูล สิ่งที่ควรทำตอนนี้ไม่ใช่รีบเปลี่ยนทุกอย่างเป็น PCIe 6.0 แต่คือการออกแบบเส้นทางอัปเกรด: เลือกแพลตฟอร์มเซิร์ฟเวอร์ที่รองรับ Gen6, วางแผนสวิตช์ PCIe ใหม่, และกำหนด workload ที่จะได้ประโยชน์สูงสุดจาก Enterprise storage speed ระดับ 28 TB/s performance ในระดับระบบรวม
อีกประเด็นที่ห้ามมองข้ามคือประสิทธิภาพต่อวัตต์ เพราะ PCIe 6.0 ใช้ PAM4 พร้อม FEC ซึ่งเพิ่ม latency เล็กน้อยแต่ช่วยให้เพิ่ม throughput ได้โดยไม่ต้องเพิ่มความถี่สัญญาณ และให้ bandwidth-per-watt ดีกว่าการใช้ NRZ ที่ความถี่เท่ากัน เมื่อศูนย์ข้อมูลและโครงสร้างพื้นฐาน AI มีขนาดใหญ่ขึ้น การได้ประสิทธิภาพต่อวัตต์สูงขึ้นไม่ใช่เรื่องเสริม แต่คือเหตุผลหลักในการทำ Data center upgrade ไปสู่ PCIe 6.0 SSD และโครงสร้างพื้นฐานใหม่ทั้งหมด
