簡(jiǎn)單來說,端接處就像“PCIe”高速路的收費(fèi)站,Target ODT模式表示這唯一一條高速路通向多少個(gè)“NAND”城市,終點(diǎn)就有多少個(gè)收費(fèi)站。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),就需要在終點(diǎn)建設(shè)對(duì)應(yīng)數(shù)量的匝道,每條匝道延伸到不同收費(fèi)站“target”。但隨著SSD盤容量的升級(jí),終點(diǎn)處的城市數(shù)越來越多,如果還是按照Target ODT模式,終點(diǎn)處的匝道數(shù)也隨著“NAND”城市數(shù)增加。如果下高速前要從十幾個(gè)匝道中選擇一個(gè)正確的匝道駛離,對(duì)于司機(jī)來說即使是有導(dǎo)航也是一件困難的事,勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致車輛下高速過程中發(fā)生混亂(信號(hào)擾動(dòng))。Non Target ODT模式是保持原有匝道數(shù)不變,規(guī)定一定數(shù)量的“NAND”城市為一組,共用一個(gè)匝道,即一個(gè)匝道的出口是兩個(gè)以上的“NAND”城市,通過投入一定預(yù)算(功耗),安排一批交警(命令)保證從同一匝道下高速的車輛正確前往對(duì)應(yīng)的“NAND”,來維持原有的匝道數(shù),使行程終點(diǎn)的交通不至于因?yàn)椤癗AND”增加而混亂,既保證了高速信號(hào)在到達(dá)接收處降速時(shí)的信號(hào)質(zhì)量,也最大可能的維持了傳輸信號(hào)的高速率。

各種端接方式優(yōu)缺點(diǎn):

Target ODT簡(jiǎn)單易行,是最常用的方式,無額外性能損耗,適用于IO接口速率不是很高的情況,比如800MT/s;

Non Target ODT對(duì)信號(hào)反射的處理更好,使得Target Die上的信號(hào)質(zhì)量進(jìn)一步提升,IO可以跑到更高的速率,比如1.2GT/s,由于使用時(shí)需要額外的命令設(shè)置,對(duì)總線效率有一定影響,并且功耗會(huì)有所增加;

另外為了應(yīng)對(duì)更高的NAND IO接口頻率,比如2.4GT/s,或者更高,近年來增加IO Buffer Chip的方式也成為發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì),但此設(shè)計(jì)增加了SSD電路及Firmware設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,NAND成本和功耗也進(jìn)一步增加,添加Buffer有在外部總線添加和NAND內(nèi)置兩種:

第二,ZQ校準(zhǔn)(ZQ Calibration)。

為了在提高信號(hào)完整性的同時(shí)增強(qiáng)輸出信號(hào)的強(qiáng)度,NAND中引入了終端電阻和輸出驅(qū)動(dòng)器,想要在溫度和電壓發(fā)生變化的場(chǎng)景下仍然能夠保持良好的信號(hào)質(zhì)量,就需要借助ZQ Calibration對(duì)這些終端電阻和輸出驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行校準(zhǔn)。通過一系列精密的電路設(shè)計(jì),在SSD盤初始上電過程中調(diào)整終端電阻阻值到設(shè)計(jì)的精確值,以保證信號(hào)輸出所需的電壓、電流達(dá)到理想值,信號(hào)在生成之初就可具有較高質(zhì)量和抗干擾性。

ZQ Calibration在低速時(shí)是可選的,但當(dāng)NAND傳輸速度超過533MT/s時(shí)則必須開啟該功能(以某一款NAND舉例)。

第三,增加Training功能。

Training的過程,是為了找出在Controller和NAND間進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時(shí)的最優(yōu)信號(hào)的位置,而進(jìn)行的探索性調(diào)整相位的過程。一般NAND IO速率超過800MT/s就需要開啟該功能,通過NAND的Read、Write Training來優(yōu)化信號(hào)Window,使數(shù)據(jù)讀寫的建立、保持時(shí)間裕量更大,達(dá)到提升信號(hào)質(zhì)量的目的。

以浪潮信息企業(yè)級(jí)SSD在實(shí)際測(cè)試中通過改變NAND特性帶來的信號(hào)質(zhì)量提升為例:

左圖是使用Target ODT及未加Training時(shí)的仿真波形,可以看出信號(hào)質(zhì)量比較差,并且IO速率得到限制,只能跑到最佳性能所需速率值的三分之二(667MT/s),如果再提高頻率就會(huì)造成數(shù)據(jù)出錯(cuò);右圖是將端接改為Non Target ODT和增加Training后的波形,可以看出信號(hào)質(zhì)量明顯改善,并且IO頻率可以達(dá)到理想值1000MT/s,甚至更高,信號(hào)質(zhì)量得到顯著提高。

由于IO頻率的提升,NAND到Controller DDR RAM之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間減小,就單個(gè)Data Frame而言,時(shí)間減小2.288us,減小了讀時(shí)延,提高了QoS指標(biāo)(Quality of Service 服務(wù)質(zhì)量)。

浪潮信息:持續(xù)升級(jí)企業(yè)級(jí)SSD

浪潮信息企業(yè)級(jí)SSD(型號(hào)NS6500G2),采用8 Channel SSD Controller(SHX1000),通過以上措施提升NAND信號(hào)質(zhì)量,使得NAND IO頻率穩(wěn)定運(yùn)行在1.2GT/s,將PCIe4.0性能發(fā)揮到極致。除SSD Controller之外,NS6500G2在NAND顆粒和Firmware上實(shí)現(xiàn)全部技術(shù)創(chuàng)新,支持加密算法和標(biāo)準(zhǔn)日志接口,能提供高運(yùn)維效率,降低客戶TCO。多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能夠更好地滿足客戶需求。

近年來,浪潮信息持續(xù)加大產(chǎn)品投入和創(chuàng)新,通過內(nèi)在技術(shù)打磨和外延銷售網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展,不斷提升自身在各生態(tài)領(lǐng)域下的地位,以精益精造的理念,不懈追求更高速、更可靠的數(shù)據(jù)傳輸模式,充分發(fā)揮閃存高效、可靠、綠色的優(yōu)勢(shì),以創(chuàng)新助推技術(shù)產(chǎn)品化,以合作謀求行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,全面釋放數(shù)據(jù)價(jià)值,推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。

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