EDSFF:重新定義伺服器的下一代固態硬碟外形規格

2022-06-30


EDSFF (Enterprise and Datacenter SSD Form Factor)*註

      EDSFF是用於重新定義伺服器的下一代外形規格,它基於英特爾以前的Ruler固態硬碟標準,並由15家公司共同制定 (由Intel主導,成員包括Dell EMC、HPE、Facebook、Lenovo與三星等…大廠。),旨在解決數據中心存儲問題。現在由SNIA*(註)作為SFF技術附屬技術工作組(SFF TA TWG)的一部分進行維護。

      EDSFF提供了一系列動態的外形尺寸,與現有的固態硬碟外形尺寸相比,在容量、可擴展性、性能、可維護性、可管理性、散熱和電源管理方面具有優勢。今天,所有的EDSFF的外形尺寸都共享相同的協議(NVMe)、相同的接口(PCIe)、相同的邊緣連接器(SFF-TA-1002)、相同的Cable排線和功能(SFF-TA-1009)。

 

 

      它可以解決現在伺服器市場面臨的問題。例如,M.2遇到了散熱方面的挑戰,尤其是PCIe Gen4 固態硬碟。常見的問題是,一個小的固態硬碟往往需要很大的散熱器。M.2 NVMe固態硬碟也不能熱插拔,因為連接器不是為熱插拔設計的。PCIe Gen4的2.5英寸固態硬碟也要耗費較大的功率,以致於產生更多的熱量。例如,2.5英寸的外形尺寸不是為70W的固態硬碟設計的。另外,在2U機箱中使用標準的15毫米2.5英寸固態硬碟有24個插槽的限制,所以密度是有一定限制的。總體來說,使用2.5英寸的外形設計來適應旋轉的磁碟不再有意義了。雖然我們開始看到PCIe Gen4的挑戰,但直到PCIe Gen5的出現,這些問題變得更加嚴重。

 

 

 

 

      在下一代伺服器中,將擁有更多的PCIe通道(下一代雙插槽伺服器中的128x通道將被視為低端)。大體上可以分為適配1U伺服器的E1和適配2U伺服器的E3兩種外形尺寸,預測2025年EDSFF將占總伺服器容量的一半左右。下面,就讓我們來了解E1和E3兩種外形。

 

EDSFF E1

      E1的兩大外形尺寸系列是E1.L和E1.S。其中,L代表 「long,長」,S代表 「short,短」。雖然E1.S目前更受歡迎,但E1.L是早期的推動力量,所以我們先來介紹它。

 

EDSFF E1.L

      E1.L外形尺寸通常被稱為 「標尺」 固態硬碟外形規格。最初的想法是,一個較長的1U驅動器可以容納更多的NAND封裝,並提供更多的散熱面積,從而實現更大的驅動器。

      而EDSFF E1.L的缺陷在於它太長了。對於許多伺服器來說,擁有這樣長的固態硬碟(318.75毫米或約12.5英寸)是很緊湊的。我們經常看到伺服器在30-36英寸的範圍內,所以這麼長的固態硬碟將占據適配標準機架伺服器深度的三分之一或更多。

      EDSFF E1.L有9.5mm或18mm兩種寬度,分別支持高達25W或40W的功率。

 

EDSFF E1.S

      E1.S是EDSFF過渡時期真正的明星,它以寬度換長度。它共有五種寬度選項,共享相同的PCB。其中5.9毫米的設備更類似於我們看到的標準M.2驅動器,但沒有真正的散熱器。8.01毫米的散熱器不夠大,無法為PCIe Gen5 固態硬碟提供足夠的冷卻。因此,我們看到的主要是9.5毫米、15毫米和25毫米E1.S 固態硬碟。

      9.5毫米的E1.S固態硬碟相對較薄,因此可以將它密集的裝入特定的機箱。由於E1.S硬碟被設計成垂直放置在1U機箱中,而且它們比現有的U.2/U.3/2.5英寸硬碟更薄,因此可以在伺服器上連接更多的硬碟。在1U伺服器中,就可以容量多達32個9.5毫米的E1.S硬碟,這比使用15毫米2.5英寸驅動器的U.2/U.3固態硬碟解決方案的密度提高了3倍多。

      而15毫米的E1.S硬碟,與傳統的2.5英寸固態硬碟厚度相同,在1U伺服器中可以容納24個這樣的硬碟。15毫米的E1.S硬碟將額外的空間用於散熱。這個額外的空間允許使用25W的設備。功耗將成為下一代PCIe Gen5固態硬碟的主要挑戰,因為接口性能非常高,以這種速度移動數據會消耗大量的電力。

      至於最大的25毫米E1.S硬碟則允許通過增加額外的10毫米來冷卻25W以上的驅動器。這時有人可能會考慮到從9.5毫米到25毫米造成的密度流失,但對於一些伺服器來說,功率和散熱更為重要。

      總的來說,E1.S通過結合適合1U伺服器的較小外形尺寸(在某些方面更像M.2硬碟),在提供更強性能驅動器方面提供了靈活性。

 

 

EDSFF E3

      和EDSFF E1一樣,EDSFF E3有E3.L和E3.S兩種規格,除此之外,EDSFF E3因為厚度的不同,還有「單寬」和「雙寬」兩種規格。單寬是7.5毫米,雙寬是16.8毫米,有些人會好奇為什麼雙寬不是15毫米,這是因為雙寬之間還留有1.8毫米的間隙。一些供應商為了簡化名稱,會將單寬稱為「1T」,雙寬為「2T」(thick,厚度)。

      E3.S 1T設備的尺寸與U.2/U.3 2.5英寸驅動器的尺寸大致相似,由於這些驅動器不使用驅動器托盤,所以使用了一些額外的空間。

      傳統的伺服器供應商正在使用E3.S 1T和2T設備作為一種選擇,幫助傳統的伺服器買家過渡到下一代設備。

      E3的額外高度也允許使用x8連接器,如果需要更多的通道,這可能是很重要的。從某種意義上說,E3的外形被定位為雙埠NVMe和SAS 固態硬碟的替代品。另外,以70W設備為例,可能需要更多的通道。

 

 

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*註記: 縮寫說明
-EDSFF: 是企業與資料中心SSD外形規格(Enterprise and Datacenter SSD Form Factor)的縮寫,由Intel主導,成員包括Dell EMC、HPE、Facebook、Lenovo與三星等大廠。EDSFF 在2017年8月發布時,一開始是提供稱作Ruler的長尺版本SSD規格,後來在2018年2月時,另外推出長度只有前者1/3的短尺版本SSD規格,形成「1U長型」與「1U短型」兩種版本。
-SNIA:全球網絡存儲工業協會(Storage Networking Industry Association,SNIA)是成立時間比較早的存儲廠家中立的行業協會組織,宗旨是領導全世界範圍的存儲行業開發、推廣標準、技術和培訓服務,增強組織的信息管理能力。

1. Intel去年10月確定將旗下生產NAND Flash的NAND記憶體業務,以90億美元價格轉售給南韓SK海力士 (SK Hynix),藉此精簡旗下業務體系後,目前在中國監管機構批准此項收購後,SK海力士正式接管Intel NAND記憶體業務,以及位於中國大連的產線,而SK海力士之後設立的美國子公司將負責此項業務,並且將公司名稱定為Solidigm。
2. 而順利從Intel手中接下NAND記憶體業務,SK海力士第一階段將向Intel支付70億美元,而第二階段則預計在2025年3月之後,以20億美元價格進行交割,預計接手Intel在此項交易中有形或無形資產,其中包含NAND記憶體生產及設計相關專利、研發人員等。
3. 至於未來業務將由SK海力士在美國新設立子公司接手營運,並且將公司名稱定為Solidigm,名稱分別以「solid-state」 (固態)及「paradigm」 (範例)組合而成,意味希望創造全新固態硬碟技術標準。

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