2018年,OpenAI首次提出GPT模型,自此,新一轮的全球科技领域变革新篇章正式拉开序幕,人工智能浪潮迅速席卷全球。在此过程中,AI大模型催生的海量算力需求呈现出爆发式增长,与此同时,强大的数据中心需求亦对存储器提出了更高的要求。
大容量SSD正当时
AI存储新宠争夺战打响
据SK海力士子公司Solidigm亚太区销售副总裁此前介绍,自GPT应用开始发展,GPT模型的训练参数量持续攀升,GPT-3已拥有数十亿参数,而GPT-4更是高达数万亿参数。
面对万亿级别的参数量,HBM(高带宽存储器)作为一款新型的CPU/GPU内存芯片应运而生。凭借高带宽、高容量、低延时与低功耗等优势,HBM开始成为AI服务器搭载的标配。
而在NAND方面,QLC Enterprise SSD(QLC企业级SSD)也因为其高容量、低功耗、快速读取速度等优势,逐渐成为数据中心存储解决方案的首选。尤其是随着北美客户扩大存储产品订单,QLC企业级SSD的需求也随之攀升。据全球市场研究机构TrendForce集邦咨询预估,2024年,QLC企业级SSD出货位元上看30EB(EB, Exabyte),较2023年成长四倍。
当前,AI推理服务器主要执行读取操作,与AI训练型服务器相比,数据写入频率相对较低。与HDD相比,QLC企业级SSD的读取速度更快,且容量已发展至64TB。
除了具备了更高容量和更快的读取优势外,QLC企业级SSD在AI应用搭载提升的另一个重要原因是,更优的TCO总体拥有成本优势。具体而言,凭借更高的存储密度,优化服务器和物理占用空间,并降低能源消耗等优势,在满足高性能存储需求的基础上,QLC SSD可以帮助大规模数据中心降低TCO总拥有成本。
综上所述,QLC企业级SSD正逐渐取代HDD成为人工智能存储领域的又一个新宠,而随着人工智能训练(AI Training)逐渐成为高能耗应用,节能与否则成为了上下游厂商们重点考量的因素,基于此,QLC大容量SSD或许更适用于高容量需求的读取密集应用场景。
存储芯片巨头扩产抢占AI市场
面对AI带来的巨大市场机遇,存储芯片领域的巨头们纷纷加大产能扩张力度,以满足不断增长的需求。三星电子和西部数据(前海力士可谓是存储芯片界的"双壁江山"。
三星电子是全球最大的DRAM和NAND Flash生产商。为抓住AI浪潮,三星正在韩国平泽、美国奥斯汀等地扩建存储芯片工厂,预计到2027年将投资逾200亿美元。三星表示,新工厂将专注于生产面向AI和数据中心的高端存储产品。
另一家存储芯片巨头西部数据,近年来也在加大NAND Flash产能投资。2022年,西部数据宣布将在美国凤凰城和马里科帕县新建两座工厂,总投资约400亿美元,主要用于扩大3D NAND Flash产能。西部数据CEO戴维·高德说:"我们正处于一个数据爆炸的时代,对存储芯片的需求将持增长。"
产能扩张面临设备供应挑战
大规模扩产存储芯片产能并非一蹴而就。制造存储芯片需要大量先进的生产设备,比如光刻机、离子注入机、化学气相沉积设备等,而这些设备的供应可能面临挑战。
以光刻机为例,它是芯片制造中最关键也最昂贵的设备之一。目前,全球只有荷兰的ASML公司能生产最先进的EUV光刻机,单台价格高达1.2亿美元。由于产能有限,ASML的EUV光刻机一机难求,三星、英特尔等芯片巨头都曾遭遇供货延迟。
除了光刻机,其他如离子注入机、化学气相沉积设备等芯片制造设备的供应也面临同样困境。这些设备价格昂贵,供应商产能又有限,很可能无法完全满足三星、西部数据等大厂的扩产需求。
抓住AI增长点,存储厂商各显神通
在AI需求引领市场发展的当下,市场迫切需要具备高技术含量的内存产品,这也为众多存储厂商提供了更多发展机会。
三星电子在下行周期的价格战中,采取了积极的降价策略,需求量不减反增,虽然整体营收依旧没能躲过下滑,但下滑幅度是行业中最少的那批。出货之余,三星电子为了响应移动端AI部署的需求,计划推出使用UFS 4.0 4技术的新产品。相较于UFS 2.2和3.1,新技术在功耗效率和传输速度上的表现要更加优秀,也更符合移动端AI大模型的需要。
据三星半导体介绍,后续还将积极参与到UFS 5.0的开辟中,这意味着未来移动端大模型载入、运行的效率将得到进一步提高,这对高度重视移动设备体验感的品牌来说,也是影响采购的关键因素之一。
在PC端,三星电子预测PC端的SSD产品将进入PCIe 5.0时代,为此三星电子推出了兼容PCIe 5.0的存储产品,以解决AI时代下因大量数据传输造成的PC负载。
另一边,SK海力士凭借HBM、DDR5的价格优势,以及高容量服务器DRAM模组的获利,同样在2023年年底实现了营收增长。现阶段,扩大HBM产能、加快先进制程研发和量产节奏是SK海力士的主要方向。
回顾制程节点的发展历程,我们可以发现SK海力士从1X、1Y、1Z,到更先进的1α、1β、1γ,制程工艺的迭代周期大约为1-2年,甚至近些年还有节奏加快的迹象。不光是SK海力士,美光、三星电子等其他存储厂商也同样如此,从行业大方向来看,存储厂商加快追逐新制程工艺的节奏是大势所趋。
针对端侧AI的新需求,SK海力士宣布开发移动端NAND闪存解决方案产品“ZUFS 4.0”,计划今年三季度开始量产。据官方介绍,这是一种基于手机、数码相机等电子产品打造的通用闪存存储(UFS)改善数据管理效率的新产品。毫无疑问,ZUFS 4.0瞄准的正是搭载端侧AI的智能手机,如果真能有效提高存储读写效率,改善端侧大模型的运行体验,那对于AI手机来说,确实是值得考虑的存储产品。
相比起海外存储芯片公司,国内存储赛道玩家走出了不一样的道路。作为国内少数具备“eSSD+RDIMM”的产品设计、组合以及持续供应能力的企业,江波龙选择从服务模式切入,在平衡效能和成本的同时,推出了TCM模式,即对技术-合约-制造三个环节进行整合,为客户提供定制化,且具备竞争力的存储产品、解决方案和个性化服务。
结语
按照目前存储行业的形式,已经沉寂两年的存储芯片企业们必然不会放过AI带来的新增量,提升产能、加快迭代将是存储行业未来几年的发展主线。AI大模型的兴起推动AI相关终端应用成为存储上行周期的支撑,而AI终端的落地进度,影响着存储行业的后市走势。
目前AI手机、AI PC,甚至是汽车终端的存储容量需求在不断放大。AI对终端的要求和存储技术的发展共同构建了一个发展机遇,当存储技术无法满足AI终端的要求,或AI终端落地进度追不上存储技术的迭代节奏,任何一方的进度滞后都会影响对方的未来走势。