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5G元年之后,存储进入黄金时代

发布日期:2020-08-26 13:55 浏览次数:
       现在和未来,物联网都是大数据的主要来源,而 5G 必将全面激发物联网的潜力,不仅带来数据体量的提升,同时也将促使车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、无人机等新型应用创造新的数据维度。5G 元年之后,有一个问题大家不得不去思考,那就是数据如何存储?
 
       统计数据显示,至 2020 年结束全球数据总量将达到 44ZB,在 5G、AI 等新兴技术的加持下,到 2025 年全球数据总量将达到 175ZB,增长三倍以上。美光科技移动产品事业部市场副总裁 Christopher Moore 在接受与非网采访时表示,美光将 5G 视为一种颠覆性技术。“5G 将以多种方式影响消费者和企业,包括手机、自动驾驶、无人工厂、AR/VR、智能边缘、人工智能,甚至是大家从未想象过的事物。这些都是大家关注的重要领域,大家的内存和存储产品是适合为整个 5G 应用提供支撑的核心技术,因为最终它们都离不开数据。”
作为全球领先的存储产品制造商,美光将 5G 时代定义为存储的黄金时代。
        Christopher Moore 指出:“当今与日俱增的数据量使大家的内存和存储产品进入黄金时代。需求从未如此旺盛。大家率先为客户开发新的解决方案,使其从这些数据中获得更多的价值。”
 
DRAM 和 NAND 仍将是 5G 时代的“常青树”
        业界对 “4G 改变生活,5G 改变社会” 这样的观点,最开始是嗤之以鼻的,然而在体验过 5G 更高网速,看到过 5G 在处理大量设备的优异表现和潜力之后,这个观点已经成为共识。
        5G 数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络,最高可达 10Gbit/s,比当前的有线互联网要快,比 4GLTE 蜂窝网络快 100 倍;5G 有更低的网络延迟,更快的响应时间,低于 1 毫秒,而 4G 为 30-70 毫秒;同时,5G 具有超大网络容量,提供千亿设备的连接能力,满足物联网通信。
        Christopher Moore 认为,5G 最关键的特性是大大缩短延迟。“对于路径上的每个计算、通信和内存 / 存储设备而言,满足这种端到端的延迟需求是一个巨大挑战。延迟需要提升一个数量级。以前是 1 秒,现在是 1 毫秒(ms)。以前是 1 毫秒,现在是 1 微秒(μs)。”
        Christopher Moore 补充道,5G 网络的部署是智能边缘的关键使能因素——在不断增长的互联系统和设备中,被分析和汇总数据需要靠近捕获数据的地方。由于在低时延下有更多的数据带宽可供更多的设备使用,所以在智能设备之间、基础设施与智能设备之间可以进行更多的自主协调。1 毫秒的时延很重要,因为这可以实现在整个网络上的实时控制,从而消除了操作远程设备时的“视频卡顿”。
        更大的数据规模,更低的延迟要求,5G 所赋能的各个应用都给存储产品提出了更高的要求。大家从采访中获悉,美光正在研究内存和存储领域的所有新技术应对这一新挑战,目标是通过在系统、操作系统和应用级别上引入与行业拐点相匹配的新技术。
        但 Christopher Moore 表示:“大家的研究(如下图所示)表明,DRAM 最适合低延迟易失性应用。NAND 最适合密集型高性能存储,尤其是业界在同时投资 TLC 和 QLC 的情况下。通过创新研发和大量的资本投资,未来十年,DRAM 和 NAND 将继续在层次结构的‘顶部’和‘底部’发挥作用。3D XPoint 技术跨入了非易失性能领域,从而在内存层次结构中开辟了新的一层。业界正在(使用称为 PMEM.IO 的东西)编写新的操作系统,以利用这一层,新的应用程序也正在编写,以便直接与该层(称为 DAX)进行对话。这些新的操作系统和应用程序将优化他们在 DRAM、NAND 和 3D XPoint 技术中的数据放置,满足 5G 带来的新应用需求。”
       在 5G 推进的过程中,新兴存储技术确实时常出现,不过 Christopher Moore 认为新技术的应用还需要时间去验证。“就新兴技术而言,RRAM 是一种有趣的具有较低延迟的块存储技术,其高密度带来的经济性是否会促进大面积的市场部署还有待观察。STTRAM 是另一种新技术,但与 DRAM 相比,其延迟和能耗略高,可擦写次数较低,并且在密度方面存在实施挑战。STTRAM 具有易于与逻辑半导体工艺集成的优势。Logic+STTRAM 在业界的应用也还有待观察。新兴内存技术的研究和创新是令人兴奋的,但是要赶超 DRAM 和 NAND 还需要一段时间。”他对此讲到。
 
AI 和边缘计算的魅力无限
       5G 时代,大家看到了 5G 和 AI 更紧密的结合。过往大家虽然知道两者都是能够改变时代的颠覆性技术,但更多是分开去讨论。现在大家知道围绕 5G 和 AI 会有非常大的创新空间,大量的行业、企业都会逐渐参与到这些创新中,这个过程会产生一个庞大的价值空间,而基于这个价值空间可以承载诸多产业生态。
       Christopher Moore 指出:“大家发现最令人兴奋的领域是 AI。借助 5G,大家的设备能够即时处理 AI 任务所需的所有数据,使智能触手可及。在这里,内存和处理需求将发生变化,AI 应用将需要比现在更多的内存、存储和更快的速度,以适应 5G 带来的指数级增长的数据量。”
       业界习惯将大数据归纳为 4 个维度,也就是 4 个“V”——Volume(大量)、Variety(多样)、Velocity(高速)、Value(价值)。前三个是特性,最后一个如其名,就是价值。5G 和 AI 的结合将彻底激发数据大爆炸,如何让 5G 时代的大数据实现价值,Christopher Moore 认为这正是美光的用武之地。
       “美光技术将 3D NAND 的优点(高数据存储容量)和 DRAM 最突出的特性(超快速处理)结合起来实现 AI。这只是大家支撑新兴 5G 应用的一个例子,大家还在探索更多。”他讲到,“对我来说,更令人兴奋的是大家还没看到的东西。我经常想到大学生坐在他或她的宿舍里编写一个新的应用程序,从而将如今的硬件推向极限。想象一下,大学生发明了下一种视频聊天、社交网络或电子商务模式,在几年前大家还无法想象,但如今大家却司空见惯。因此,当你问及 5G 以及移动内存和存储的未来时,我会感到非常兴奋。这就是为什么我每天都在工作,为构建实现未来的平台而努力。这个平台需要什么?1TB 的 UFS4.0 超高速存储?24GB LPDDR5x 内存?新的内存和存储技术?以 5G 为代表的颠覆性技术推动了这些创新。”
        在此,他特别强调了近来的“科技红人” —— LPDDR5。“大家相信 5G、人工智能和 LPDDR5 是三项使能技术,它们的融合对于消费者和社会来说恰逢其时。AI 在手机中已经很普遍,主要用于图像处理和相机功能。AI 处理需要非常快速地完成高度并行的数学计算,这非常适合 LPDDR5,因为它具有高速度和低功耗的特点。随着 5G 在中国乃至世界范围内成为标准,大家将看到更多应用通过超低延迟网络模糊了云与边缘设备之间的界限。同样,它们非常适合 LPDDR5 及其 6.4Gbps 的数据传输速度。LPDDR5 的另一个强项是,它能节省这些计算密集型设备的耗电。这不仅是由于它具有更低的组件功耗,还因为它有更高的传输速度,可以更快地将数据发送到应用处理器,从而使系统能够更快地进行计算并更频繁地进入睡眠模式。这三种技术的结合创造了一个令人惊叹的网络和硬件平台,让富有创造力的人们发明出大家从未想象过的应用。”Christopher Moore 表示。
        大家刚刚提到了 5G 和 AI 将催生一个巨大的价值空间,而具体的实现过程中,边缘计算或者说是边缘智能化将会是主要的实现方式。在此框架下,将低时延业务、局域性数据、低价值量数据等数据在边缘端进行处理和传输,不需要通过传输网返回核心网,进而降低时延、减少回传压力、提升用户体验。“边缘计算无疑会给内存和存储带来巨大的影响,因为连接 5G 的边缘设备和物联网需要强大的计算能力,而这种能力过去只属于服务器、PC 和智能手机。”Christopher Moore 如此描述边缘计算对存储产品的影响。
在此,他列举了美光为应对边缘计算所采用的一系列措施:
在美光,大家通过为网络边缘提供可扩展的、高带宽、低延迟的存储和内存来解决这个问题。
        大家从 5G 的爆炸性发展中看到,这是在边缘设备中进行实时分析和处理以及处理快速增长的数据量所必需的。5G 和边缘计算的另一个挑战一定是功耗,研究表明 5G 基础架构与 4G 相比需要更多的电量,并且预测到 2030 年,信息和通信技术将消耗全球总能耗的 20%。因此,确保 5G 生态系统的各个层面从一开始就在其基础架构中进行能效设计是至关重要的。
 
在美光,大家一直在不断创新,以提高产品的能效、性能和速度,大家相信这些特性是密切相关的。
       一个例子是大家的低功耗 DDR5 DRAM。大家与小米合作,在其新的小米 10 智能手机中集成了这项技术。与前几代产品相比,LPDDR5 的能效提高了 20%以上,数据访问速度提高了 50%,使 5G 智能手机能够以高达 6.4Gbps 的峰值速度处理数据,这对于解决 5G 数据瓶颈至关重要。该功能非常适合边缘的其他设备,例如,帮助自动驾驶汽车在边缘实时计算和处理数据。还需要注意的是,边缘计算本身可以节省能源,因为在边缘进行数据处理,无需将数据发送回数百英里之外的数据中心,从而减少了能耗。
 
就安全性而言,随着边缘技术的兴起,在数据的生成位置对数据进行精确地保护非常关键。
        更具体地说,就是将安全性直接嵌入闪存硬件中,在系统级保护数据。大家通过独有的 Authenta™ 技术解决这个问题。这项技术通过基于硬件的信任根为边缘设备提供芯片级安全性,保护 5G 设备免受未经授权的访问和恶意App的侵害。这种芯片级的安全性非常重要,因为如今,闪存已成为许多黑客创建高级持续性威胁的目标,这些黑客威胁可以伪装自己,逃离高级别代码的攻击。通过在内存中移动基本的安全原语,让保护存储在内存中的代码和数据的完整性变得更加简单。
        上面的文字中,大家更多是从技术层面分析了 5G 对于存储产品的影响,从市场应用层面来看,5G 对于存储产品又会有什么深远的影响呢?
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