ويعتبر التعاون الأخير بين Kioxia وNVIDIA بمثابة قفزة تكنولوجية أخرى إلى الأمام في البنية التحتية لمركز بيانات الذكاء الاصطناعي. تعمل الشركتان معًا لتطوير محركات أقراص SSD يمكنها توفير ما يصل إلى 100 مليون IOPS (عمليات الإدخال والإخراج في الثانية). هذا الأداء أعلى بكثير من مستوى SSD الأعلى الحالي البالغ حوالي 3 ملايين IOPS، بهدف التغلب على اختناق نقل البيانات في التدريب على نماذج الذكاء الاصطناعي ونشرها على نطاق واسع.
إذا نجح المشروع، فلن يؤدي ذلك إلى تسريع وتيرة ابتكار الذكاء الاصطناعي التوليدي (GenAI) فحسب، بل سيعيد أيضًا تعريف بنية مركز البيانات، ويغير المشهد التنافسي للحوسبة السحابية والتخزين على مستوى المؤسسات، ويضع معايير جديدة للنظام البيئي للأجهزة بأكمله.
تعمل شركة Kioxia المصنعة لذاكرة أشباه الموصلات على تطوير جيل جديد من تقنية SSD لتلبية احتياجات القراءة والكتابة عالية الكثافة للذكاء الاصطناعي. وأعلنت الشركة أنها تخطط لتحقيق التسويق التجاري في عام 2027، بحيث يصل معدل IOPS العشوائي لـ SSD إلى 100 مليون مرة. ويبلغ مؤشر الأداء هذا ما يقرب من 30 إلى 35 مرة ضعف المنتجات المتطورة الحالية. تتعاون Kioxia مع NVIDIA هذه المرة لتعزيز تنفيذ المشروع.
وفي مؤتمر صحفي في طوكيو، قالت Kioxia إن SSD الجديد سيتم توصيله مباشرة بوحدات معالجة الرسوميات NVIDIA دون المرور عبر معالج مركزي تقليدي للخادم. تعمل طريقة الاتصال "من نقطة إلى نقطة" هذه على تحسين سرعة تدفق البيانات بشكل كبير بين وحدات التخزين والحوسبة. وهو مناسب بشكل خاص للتدريب على نماذج الذكاء الاصطناعي الكبيرة التي تعتمد على قراءة بيانات عشوائية متكررة وصغيرة الحجم، مثل استرجاع التمثيلات المضمنة ومعلمات النموذج. يصعب على أنظمة SSD التقليدية التعامل بكفاءة مع هذه الاحتياجات.
وضعت NVIDIA هدفًا أكثر تحديًا: تحقيق 200 مليون IOPS من خلال اثنين من محركات أقراص SSD بدعم من معيار PCI Express 7.0 القادم. يوفر PCIe 7.0 إمكانات اتصال GPU عالية السرعة من نقطة إلى نقطة. بالمقارنة، يحقق SSD الحالي عالي الأداء حوالي 3 ملايين IOPS في كتل 4K. إذا قفز إلى 100 مليون IOPS، فإنه سيجلب تحديات تقنية كبيرة لكل من ذاكرة فلاش NAND وبنية الواجهة.
إن أكثر تقنيات Kioxia الواعدة هي وحدة تخزين NAND الخاصة بخلية XL-Flash أحادية الطبقة (SLC)، والتي تتميز بخصائص التحمل العالي وزمن الوصول المنخفض والأداء القوي. تدعم كل شريحة XL-Flash ما يصل إلى 16 "مستوى"، بينما تحتوي شريحة NAND ثلاثية الأبعاد العادية المخصصة للمستهلك بشكل عام على 3 إلى 6 مستويات.
على الرغم من أن Kioxia لم تصدر جميع المواصفات الفنية، إلا أن بيانات الاختبار الحالية يمكن أن تعطي لمحة عن حجم التحدي: فقد أظهر محرك أقراص XL-Flash SSD سعة 400 جيجابايت والمزود بـ 32 شريحة NAND واستخدام واجهة PCIe 5.0 أداءً يقارب 3.5 مليون قراءة عشوائية لـ IOPS. من الناحية النظرية، إذا كان من الممكن قياس الأداء خطيًا بشكل مثالي، فإن SSD المجهز بـ 915 شريحة قد يحقق 100 مليون IOPS. ومع ذلك، في الواقع، نظرًا لعوامل مثل عرض النطاق الترددي لوحدة التحكم، والحمل الزائد للبرامج الثابتة، وبنية النظام، غالبًا ما يصعب تحقيق هذا الهدف بمجرد تكديس الرقائق، وقد يتطلب استخدام وحدات تحكم متعددة أو حلول SSD معيارية.
ونظرًا للقيود المفروضة على توسيع NAND ثلاثي الأبعاد التقليدي، تستكشف Kioxia أيضًا تقنية تخزين جديدة تسمى فلاش النطاق الترددي العالي (HBF)، والتي تهدف إلى الجمع بين سرعة الذاكرة ذات النطاق الترددي العالي مع سعة تخزين أكبر. يستخدم حل HBF عبوات متقدمة لتكديس ما يصل إلى 16 شريحة NAND وشريحة منطقية واحدة لتحقيق مستويات عالية للغاية من التوازي وعرض النطاق الترددي. على الرغم من أنه لا يزال من غير المؤكد ما إذا كان سيتم استخدام HBF في المنتج النهائي لمشروع التعاون هذا، فإن هذا البحث والتطوير يوضح أن Kioxia تطرح حلول تخزين فائقة الأداء في عصر الذكاء الاصطناعي.