手機、平板電腦、桌上型電腦、筆記型電腦、物聯網(IoT)裝置——看似每天離不開各種電子裝置的現代人,其實真正擺脫不了的是各種無形、卻看得到的資料。

例如手機用戶,近年來APP的下載量比以前成倍增加,並傾向於嘗試一些更複雜的應用,如4K視訊播放和錄製、網路視訊串流下載、導航以及VR/AR等,這些都要求手機具備更大記憶體容量。

至於中國智慧型手機用戶最常用的「支付寶」、「微信」以及「滴滴出行」,相關類型的服務軟體已經覆蓋中國四百多座城市的四億用戶。大量資料密集型應用產生了更龐大的資料量,因此在滿足容量的同時,還要求智慧型手機具有極快的系統回應性能,以及對巨量資料的分析篩選能力。

記憶體業者如何滿足手機用戶不斷增加的儲存容量需求?

日前,Westen Digital (WD)資深副總裁Christopher Bergey以及產品市場部副總裁朱海翔接受了中國版《電子工程專輯》(EE Times China)的採訪。

WD_Chris_Bergey WD資深副總裁Christopher Bergey

HDD vs. SSD誰勝出?

這是一個很古老的話題,自從固態硬碟(SSD)商用後,就不斷有聲音說「SSD要取代機械硬碟(HDD)了」。但Bergey認為,SSD和HDD之間的單位容量價格差別還是比較大,另外在企業級資料中心應用中,HDD仍然持續每年40%左右的顯著成長,所以一種技術是否取代另一種技術,還要看市場的選擇。

HDD vs SSD HDD和SSD之間的$/TB呈逐年下降趨勢(來源:WD)

「對於WD來說,同時擁有HDD和SSD產品線讓我們更具競爭力。」Bergey表示:「當這兩種產品的銷售量都在往上走時,因為不同的客戶,確實對於儲存介質的需求不同。」

Bergey提到了一項HDD新技術——MAMR,它可以在同樣堆疊的磁盤上達到更大的容量,實現HDD儲存能力的跨越式成長,也會讓HDD與SSD之間的纏鬥更加膠著。

「大數據」vs.「快數據」

究竟是用性價比更高的HDD,還是多加點錢體驗SSD的飛速感呢?

Bergey表示,WD建構了以資料為中心的架構,把資料分為「大數據」(big data)和「快數據」(fast data)。例如,機器學習和自動駕駛的判斷執行,就是兩種完全不用的資料應用,前者需要大數據來分析學習,機械硬碟是最好的載體選擇,後者則要在5毫秒(ms)內根據看到的東西,決定車輛左轉還是右轉,則需要用快閃記憶體實現快數據。

「另一個快數據的例子是社交平台,例如中國最近很火的短視訊應用。」Bergey說:「它能根據你點擊的視訊,5ms內推送下個一你可能感興趣的視訊,這也是典型的快數據。」

大數據應用一般透過深度學習技術來分析大型資料集,並揭示趨勢、模式和關聯性,從而實現影像辨識、語音辨識等功能。因此,大數據是基於過去的資訊或常駐在雲端的靜止資料。

big data vs fast data WD將資料分為big data和fast data(來源:WD)

大數據分析的一個常用的功能是執行特定任務「訓練過的」神經網路。這種任務最好由專門的引擎來執行,這種引擎直接駐留在邊緣裝置上並由快數據應用程式來引導。透過在邊緣裝置上處理本地所擷取的資料,快數據能夠利用來自大數據的演算法提供即時決策和結果。

Bergey表示,「大數據提供了從『過去發生了什麼』到『將來可能發生什麼』所演繹出的預測分析,而快數據則提供改善決策、營運並減少低效即時行動,從而影響最終結果。」

RISC-V:以資料為中心的運算架構

但由於兩種工作模式都需要大規模平行的資料處理,而且邊緣與雲端之間來回移動所有資料進行運算分析並不是一件有效率的事,所以需要一種非常適合於此類型應用的架構和生態系統。

Bergey說:「RISC-V指令集架構最適合以資料為中心的運算架構,因為它提供了一套由開放來源軟體支援的標準化過程,使得開發人員能夠完全自由地採用、修改甚至添加專有向量指令。所以,我們一直公開透明地支持RISC-V,也會支援全新RISC-V架構的儲存控制器發展。」

WD_RISC-V 大數據、快數據和RISC-V的潛在機會(來源:WD)

3D NAND拯救「空間不足焦慮症」?

手機族最怕看到的彈出資訊除了「電量不足」和「網路無法連接」外,應該就是「記憶體空間已滿」了。

導致空間不足的原因很多:一是智慧型手機應用的使用量大幅增加,手機APP的實際大小也在不斷提高。2017年,行動應用的平均大小在iOS系統中大約為38MB,在Android系統中大約為15MB。

二是在較為流行的APP中,基本上都有照片及視訊擷取功能,而且目前所擷取的內容也明顯更加先進和複雜。以1小時的1080P高解析視訊為例,在每秒30格的情況下,需要大約7.6GB空間,而在每秒60格的情況下需要大約11.7GB空間。1小時4K Ultra視訊則需要大約21.9GB的空間。

不要以為4K視訊離我們還很遠,根據資料顯示,2016年Q4全球銷售的智慧型手機中,44%都能錄製4K視訊,而慢動作視訊需要的儲存容量通常比標準視訊高8倍。

16GB和32GB明顯已經出局了,3D NAND應運而生。

3d NAND WD的3D NAND進入量產階段(來源:WD)

Bergey認為,幾十年來,快閃記憶體技術一直基於二維(2D)平面,受到晶片面積的限制,2D技術已經達到極限了。3D NAND儲存單元能夠在各個層面上進行垂直堆疊,並且透過傳播電荷的導線進行連接,「這種垂直堆疊方式能夠在相同的物理空間中實現更大的儲存密度,而不受晶片邊界的限制,並且比2D NAND 更可靠。」

對於更可靠這一說法,Bergey解釋說:「3D NAND架構中每個儲存單元之間的空間比2D NAND更寬鬆,從而支援儲存裝置更快地寫入(或傳輸)資料。更寬鬆的單元空間還能夠減少同一個層面上每個相鄰3D NAND單元之間的雜訊和『單元對單元』干擾,從而帶來比2D NAND更高的儲存資料完整性。」

據悉,WD在2017年發佈的第四代96層3D NAND將於2018年Q3搶先進入量產,Fab工廠每天產量可達8500片晶圓。先期以96層TLC 245Gb/512Gb為主,Q4開始量產96層QLC 1Tb,TB儲存級手機想想就令人激動。

目前WD有三個主要品牌,消費級的包括WD和SanDisk;產業客戶品牌就是Western Digital,跟公司的名字一樣。在中國,WD擁有兩座工廠,分別生產HDD和快閃記憶體相關產品,一座位於上海,一座在深圳,中國員工總人數6,000多。