AI與云時代的存儲芯片技術創新
AI與云時代下，存儲芯片亟待走出一條革新之路。
當云計算步入“算力－存力－運力”協同共生的關鍵階段，當PB級數據洪流與AI大模型萬億級參數訓練和每秒上萬token推理需求相疊加，存力已經從計算的“支撐底座”躍升為“創新引擎”。作為先進存力核心載體的存儲芯片，其技術突破將有力促進云服務的質量和效益，也影響著AI訓練和推理的效率和成本。這對傳統存儲技術體系提出多重挑戰，存力發展新航道有待開辟。
日前，聚焦“算網一體化中的存力挑戰”，工信智媒體（通信世界）以“存力革命新引擎：AI與云時代的存儲芯片技術創新”為討論主題，邀請信通院、運營商、憶恒創源以及平頭哥半導體等行業專家進行座談，深入分析AI與云時代下存力發展的重重困境，探索存儲芯片技術的創新曙光，以及存算網生態協同帶來的無限機遇。
當前，隨著AI與云規模化擴張，高頻實時場景逐漸深化，存力需滿足的核心性能指標也呈現“三高一動態”特征：
高IOPS支撐多租戶并發訪問
高帶寬適配大數據傳輸
高可靠保障核心業務連續性
動態擴展能力匹配云資源按需分配特性
這使得傳統存儲技術體系“應接不暇”，供需失衡成為制約算力效率釋放的關鍵瓶頸。
從技術側來看，中國信通院云大所數據中心部工程師高偉絢介紹，因為傳統架構里，存儲和計算是分離的，很多時候算力受存儲 I/O 瓶頸制約，導致算力利用率下降。AI時代存力需匹配算力的低時延、高帶寬、高并發等需求，產業正在進行近存計算等技術探索，推動存算協同優化。
不同場景的存力訴求差異顯著且日益精細化。“不同計算對存儲的需求不同，但總體來看就是計算的發展速度要比存儲的發展速度快，所以需要通過各種方式不斷‘壓榨’存儲性能。”中國移動數智化部高級項目總監高從文指出。“例如，目前的熱點技術GPU直通技術，就是繞過CPU直接訪問各類存儲設備，以提升帶寬和延遲性能。我們也在ODCC存儲特設組開展了相關研究。”
在AI與云時代的存力需求變局中，政策層面的量化目標為產業發展錨定了清晰方向。
工信部等六部門聯合印發的《算力基礎設施高質量發展行動計劃》明確，到2025年，先進存儲容量占比達到30%以上。而SSD作為先進存力的核心載體，無疑是實現這一目標的關鍵抓手。但SSD如何從“替代機械硬盤”走向“定義先進存力標準”仍存在多重鴻溝。
從技術路徑看，“全閃替代HDD”已成為行業共識，但成本控制與性能釋放的平衡是核心難點。中國移動云存儲首席架構師周宇提出，應該讓存儲主動去貼合計算，在性能優化方面，可以考慮用先進SSD、FTP、DNS等存儲方式；聚焦成本與效能平衡，可以探索用相對低成本的QLC做冷數據存儲，替代HDD。不僅如此，還可通過自研SPU芯片管理更多SSD，打造高密服務器，在推進國產化的同時降低全閃存儲成本、提升效能。
對此，天翼云基礎硬件總監龐瑋認為，先進存力從應用角度來看，更希望它能夠幫助應用以及業務解決一些核心痛點。在不同場景下，不同介質選擇也各有側重，應根據存儲分級匹配數據價值與介質特性。例如通算場景用QLC、SSD、消費級顆粒降成本，智算場景用HBM、SCM（非易失性內存）滿足高性能需求。
具體到SSD主控芯片在設計研發時應該如何適應先進存力需求，平頭哥半導體產品總監周冠鋒介紹，SSD具有大量可定制開發的技術點，可以通過芯片和固件方面的技術，一方面可以盡量不增加成本的同時，對可靠性、時延等加以優化，另一方面可以通過軟硬結合的架構創新和算法創新，提升NAND的利用率和適用性，從而優化存儲成本。“這需要主控、SSD公司、NAND三者共同的努力。”
具體來看，如時延的優化，SSD時延由主控芯片內在時延、NAND固有時延、后臺操作時延等多種因素影響。以鎮岳510為例，主控芯片內部實現IO命令和數據DMA的全自動化，實現了全路徑表項操作的硬件加速，從而大幅降低芯片的內在時延。此外，憑借NAND的suspend/resume和鎮岳510的最優電壓預測技術，可進一步有效降低NAND固有時延。
正如SSD的進階離不開產業鏈協同，憶恒創源產品總監朱磊強調，從SSD廠商的角度來說，多樣化的負載，要求我們更加注重產品在多場景下的性能優化，將各方面都做到極致。同時，憶恒創源還與OEM等存儲廠商緊密配合，雙方產品深度適配，借助存儲架構層面、文件系統等層面的進一步優化，充分發揮存儲性能，為用戶提供更具成本與性能優勢的存儲方案。
值得一提的是，當前“東數西算”工程作為優化算力布局的國家戰略，為存力發展帶來新機遇的同時，也提出了跨域存儲的嚴苛要求，成為檢驗存儲芯片適配能力的“試金石”。
與會專家一致認為，“東數西算”不僅帶來了跨域時延與數據調度難題，也對存儲芯片的適配性提出更高標準。對此，存儲芯片一方面需要支持存儲設備與國產云服務器高度兼容，保障跨地域部署的穩定性；另一方面需具備靈活的資源調度能力，支持熱點數據在東西部節點間流暢實現動態遷移。
中國信通院云大所所長何寶宏認為，隨著算網一體、存算一體發展，存儲可以借鑒計算領域的“Scrapy”概念，通過網絡實現規模化擴展。存力不足時可借助算力與網力補充，網絡能力受限可通過存力與算力解決，三者協同是核心發展方向。
存算網一體化在場景落地中，離不開產業鏈的協同創新。回到存儲芯片革新上，行業正通過“聯合定制+標準共建”推動存儲技術與產業需求深度匹配。
一是由運營商云主導標準制定，通過集采明確存儲芯片的云適配標準，指導芯片廠商聚焦行業標準與需求進行場景創新，避免技術與實際需求脫節。
二是芯片廠商與云服務商聯合定制，芯片廠商針對云存儲場景優化并再與云服務商的存儲架構、文件系統深度適配，最終實現“芯片性能-云架構效率”的最大化釋放。
對此，劉宏偉提出了可計算存儲概念，作為存算協同的理念之一，該理念思考的是如何降低存儲系統整體TCO、提升資源利用率方便實現新一代SSD。
周冠鋒建議搭建跨領域合作平臺，聚合運營商、云服務商等需求，提煉共性功能融入芯片設計，從而發揮規模效應。
“綜合來看，無論是存算網協同發展，還是存力挑戰的破解，從來不是某一家企業、某一項技術的‘獨角戲’，而是運營商、芯片廠商、設備廠商、研究機構、行業用戶共同搭建的‘生態合唱’。”工信智媒體（通信世界）總編輯劉啟誠講道。
積力之所舉，則無不勝；眾智之所為，則無不成。可以預見的是，未來的存算網體系，必將超越單一設備的性能堆砌，走向以數據為中心、以場景為導向的系統級創新。將目光投向存力，在這場跨越技術與時代的演進中，沒有旁觀者，只有同行者。而答案，或許就寫在協同創新、開放共贏的道路之上。
