對於嵌入式、工業應用來說,NVM Express (NVMe)介面標準是否會顯得大材小用呢?

根據Virtium行銷副總裁Scott Phillips表示,在此之前,業界一直存在這樣的共識。不過,隨著英特爾(Intel)和美光(Micron)等大廠持續推動這一介面規格的進展,許多工業客戶開始對NVMe感興趣。Scott Phillips說,業界開始看到物聯網(IoT)和感測器能產生大量攸關營運資料的潛在優勢,但卻不知從何處著手。

Scott Phillips表示,由於Virtium採用「先進後出」的商業模式,支援動態隨機存取記憶體(DRAM)已有長達八年的時間,如今必須同時考慮其他新技術,例如對於物聯網的市場需求以及NVMe的角色等。目前,關注NVMe的客戶可能還不需要它所提供的性能,但隨著這項介面標準成為主流,最終將在嵌入式工業應用中佔有一席之地。

他表示,目前,對於NVMe SSD的關注重點大多集中於資料中心,著重的是效能以及實現每秒數百萬讀寫次數(IOPs)的可能性。Scott Phillips說:「他們並不擔心功耗問題,而只在乎可傳輸多少資料。」

工業嵌入式領域對於無風扇設計的要求是必須考慮功耗和散熱。因此,資料中心目前採用節流的途徑是可以理解的,但是,Scott Phillips指出,工業OEM並不想看到這樣的變化,「他們想要的是更穩定的狀態。」

然而,這樣的情況開始發生改變了,因為控制器變得越來越小,不僅足以適應M.2的較小外形尺寸,NVMe驅動器的功耗也降低了。Scott Phillips說,理想的目標是低於4W功耗;但目前仍持續在5W左右,因此可以透過韌體進行節流。

除了NVMe目前面對的難題之外,還有3D NAND的崛起,也引起了廣泛關注。但是,對於工業嵌入式領域的大多數客戶而言,平面NAND就足以滿足其需求了,2D的15nm NAND已經持續使用一年多了。Scott Phillips表示,工業領域的客戶追求的是可以輕鬆地擱下設備好幾年都不必再費心的方案;在這方面,SATA介面標準至今仍然「屹立不搖」地滿足其需求。

20170728_NVMe_NT31P1 Virtium為工業嵌入式市場提供了M.2 SATA和PCIe SSD,但一直到現在才看到市場對於NVMe的興趣出現

Scott Phillips表示,嵌入式NVMe介面標準的引爆點將會發生在應用的延遲需求少於3毫秒(ms)之際。而現在呢,看來目前的需求還不太多。

一個潛在的利基應用是提供影片、遊戲和Wi-Fi連線的機上娛樂系統。他說:「接下來將會看到更多這一類系統的需求出現。飛機上將會更快地大量採用小型伺服器,並且提出更多不同的要求,因此,他們現在正密切關注於如何降低反應時間的延遲。」

NVM Express Inc.行銷委員會聯席主席Jonmichael Hands表示,NVMe協議確實具有支援嵌入式和IoT基本要件的功能。但如何滿足工業客戶的需求,最終還得取決於產品設計師。Hands示,最近的規格更新功能包括使其更適於定位在嵌入式和IoT應用。例如,NVMe 1.3版支援在低資源環境(包括智慧型手機和平板電腦)中啟動分區,從而可在較小空間(如M.2)中支援較低成本的NVMe裝置。

Hands表示,從規格來看,3D NAND的高密度特性可能超越嵌入式應用的需求,並支援其他的NVM選擇。雖然嵌入式系統中存在許多散熱和功率的要求,但NVMe具有「船載」級功率的特性,例如自主電力狀態轉換、散熱管理以及近零功率閒置狀態等,「因而完全取決於供應商是否決定讓嵌入式領域支援某種特定功能。」

Hands還說,隨著IoT進入邊緣分析和自動駕駛領域,將會需要更高頻寬和更低延遲。 「那時將會是明確需要NVM Express發揮作用的轉型期。對於控制器和架構來說,最好是長期投資於單一技術,以便讓嵌入式系統採用與客戶和資料中心類似的設計。」

SATA介面標準確實建立了良好的記錄,但Hands認為NVMe也同樣穩定發展中,畢竟它從2014年以來已持續出貨。他說:「這只是一種傳統的介面,如今,業界正認真地為這些市場開發專用的NVMe元件。」

20170728_NVMe_NT31P2 採用NVMe協議的非揮發性記憶體解決方案正陸續出現,並為主機實現低至20-25us的延遲。同時,NVMe over Fabrics解決方案也開始在大型共享儲存方案中大幅擴展NVMe裝置。 (來源:NVM Express Inc.)

編譯:Susan Hong

(參考原文:Does NVMe Have a Place in Industrial Embedded and IoT?,by Gary Hilson)