簡單來說,端接處就像“PCIe”高速路的收費站,Target ODT模式表示這唯一一條高速路通向多少個“NAND”城市,終點就有多少個收費站。要實現這一點,就需要在終點建設對應數量的匝道,每條匝道延伸到不同收費站“target”。但隨著SSD盤容量的升級,終點處的城市數越來越多,如果還是按照Target ODT模式,終點處的匝道數也隨著“NAND”城市數增加。如果下高速前要從十幾個匝道中選擇一個正確的匝道駛離,對于司機來說即使是有導航也是一件困難的事,勢必會導致車輛下高速過程中發生混亂(信號擾動)。Non Target ODT模式是保持原有匝道數不變,規定一定數量的“NAND”城市為一組,共用一個匝道,即一個匝道的出口是兩個以上的“NAND”城市,通過投入一定預算(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應的“NAND”,來維持原有的匝道數,使行程終點的交通不至于因為“NAND”增加而混亂,既保證了高速信號在到達接收處降速時的信號質量,也最大可能的維持了傳輸信號的高速率。

各種端接方式優缺點:

Target ODT簡單易行,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對信號反射的處理更好,使得Target Die上的信號質量進一步提升,IO可以跑到更高的速率,比如1.2GT/s,由于使用時需要額外的命令設置,對總線效率有一定影響,并且功耗會有所增加;

另外為了應對更高的NAND IO接口頻率,比如2.4GT/s,或者更高,近年來增加IO Buffer Chip的方式也成為發展的一個趨勢,但此設計增加了SSD電路及Firmware設計的復雜性,NAND成本和功耗也進一步增加,添加Buffer有在外部總線添加和NAND內置兩種:

第二,ZQ校準(ZQ Calibration)。

為了在提高信號完整性的同時增強輸出信號的強度,NAND中引入了終端電阻和輸出驅動器,想要在溫度和電壓發生變化的場景下仍然能夠保持良好的信號質量,就需要借助ZQ Calibration對這些終端電阻和輸出驅動器進行校準。通過一系列精密的電路設計,在SSD盤初始上電過程中調整終端電阻阻值到設計的精確值,以保證信號輸出所需的電壓、電流達到理想值,信號在生成之初就可具有較高質量和抗干擾性。

ZQ Calibration在低速時是可選的,但當NAND傳輸速度超過533MT/s時則必須開啟該功能(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間進行數據讀寫時的最優信號的位置,而進行的探索性調整相位的過程。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來優化信號Window,使數據讀寫的建立、保持時間裕量更大,達到提升信號質量的目的。

以浪潮信息企業級SSD在實際測試中通過改變NAND特性帶來的信號質量提升為例:

左圖是使用Target ODT及未加Training時的仿真波形,可以看出信號質量比較差,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造成數據出錯;右圖是將端接改為Non Target ODT和增加Training后的波形,可以看出信號質量明顯改善,并且IO頻率可以達到理想值1000MT/s,甚至更高,信號質量得到顯著提高。

由于IO頻率的提升,NAND到Controller DDR RAM之間數據傳輸的時間減小,就單個Data Frame而言,時間減小2.288us,減小了讀時延,提高了QoS指標(Quality of Service 服務質量)。

浪潮信息:持續升級企業級SSD

浪潮信息企業級SSD(型號NS6500G2),采用8 Channel SSD Controller(SHX1000),通過以上措施提升NAND信號質量,使得NAND IO頻率穩定運行在1.2GT/s,將PCIe4.0性能發揮到極致。除SSD Controller之外,NS6500G2在NAND顆粒和Firmware上實現全部技術創新,支持加密算法和標準日志接口,能提供高運維效率,降低客戶TCO。多項關鍵技術創新能夠更好地滿足客戶需求。

近年來,浪潮信息持續加大產品投入和創新,通過內在技術打磨和外延銷售網絡擴展,不斷提升自身在各生態領域下的地位,以精益精造的理念,不懈追求更高速、更可靠的數據傳輸模式,充分發揮閃存高效、可靠、綠色的優勢,以創新助推技術產品化,以合作謀求行業數字化轉型,全面釋放數據價值,推動數字經濟融合發展。