NAND介质工程

把 7,400 MB/s 拆开:通道、Die 与 Plane 的并行度账

作者:军航科工半导体NAND通道并行 / 多Plane交织 / Die交织

7,400 MB/s 是规划中的目标值,也不是任何单一器件的能力,而是通道、Die、Plane 三层交织相乘的结果。本文拆解各层的作用边界,以及为什么并行度提升吞吐却不改善 QD1 延迟。

顺序带宽是一道乘法题

J750 规划的顺序读为 7,400 MB/s、顺序写 5,500 MB/s。需要先交代口径:这两个数字连同后文引用的延迟与 IOPS,都是产品定义/EVT 阶段确定的规划目标值,等待平台联调实测确认。它们不来自任何单一器件,而是通道数、每通道挂载的 Die 数,以及每个 Die 内可并发的 Plane 数三者相乘的结果。单颗 NAND Die 的接口速率与编程时间由介质给定,固件唯一能控制的,是让尽可能多的 Die 在任意时刻都处于忙状态。

三层交织各解决什么

  • 通道级:不同通道物理独立,是最干净的并行维度,也是原始带宽的主要来源。
  • Die 级(片选交织):同一通道上多个 Die 轮流占用总线,一个 Die 的数据传输可以和另一个 Die 的编程时间重叠,把通道的空闲时间填掉。
  • Plane 级:同一 Die 内多个 Plane 并发编程,前提是地址满足器件规定的对齐约束,不满足就退化成逐 Plane 串行。

并行度换不来低延迟

三层交织提升的都是吞吐,没有一层能缩短单次操作的完成时间。J750 规划在 QD1 下 4KB 随机读平均 65 µs、随机写 10 µs,这两个数由介质的读出时间与缓存写入时间决定,加再多通道也不会变短。反过来看,随机读的规划值 1,500 KIOPS,靠的恰恰是把大量互不相关的小请求摊到所有 Die 上。并行度决定队列深度上升时性能能爬到哪里,不决定起点在哪里。

小容量点为什么吃亏

容量越小,插满的 Die 越少,通道就可能出现空挂。J750 规划覆盖 1.92 至 15.36TB,J770 覆盖 1.6 至 12.8TB,同一系列内低容量 SKU 可用的并行度天然低于顶端容量点。工程上只有两条路:接受低容量点的带宽降级并如实标注,或者用更小容量的 Die 把通道填满、承担成本上升。这是产品定义阶段必须先钉死的边界,不是后期靠固件调优能补回来的东西。

关键词
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