NAND介質工程

把 7,400 MB/s 拆開:通道、Die 與 Plane 的並行度賬

作者:軍航科工半導體NAND通道並行 / 多Plane交織 / Die交織

7,400 MB/s 是規劃中的目標值,也不是任何單一器件的能力,而是通道、Die、Plane 三層交織相乘的結果。本文拆解各層的作用邊界,以及為什麼並行度提升吞吐卻不改善 QD1 延遲。

順序頻寬是一道乘法題

J750 規劃的順序讀為 7,400 MB/s、順序寫 5,500 MB/s。需要先交代口徑:這兩個數字連同後文引用的延遲與 IOPS,都是產品定義/EVT 階段確定的規劃目標值,等待平臺聯調實測確認。它們不來自任何單一器件,而是通道數、每通道掛載的 Die 數,以及每個 Die 內可併發的 Plane 數三者相乘的結果。單顆 NAND Die 的介面速率與編程時間由介質給定,韌體唯一能控制的,是讓儘可能多的 Die 在任意時刻都處於忙狀態。

三層交織各解決什麼

  • 通道級:不同通道物理獨立,是最乾淨的並行維度,也是原始頻寬的主要來源。
  • Die 級(片選交織):同一通道上多個 Die 輪流佔用匯流排,一個 Die 的資料傳輸可以和另一個 Die 的編程時間重疊,把通道的空閒時間填掉。
  • Plane 級:同一 Die 內多個 Plane 併發編程,前提是地址滿足器件規定的對齊約束,不滿足就退化成逐 Plane 序列。

並行度換不來低延遲

三層交織提升的都是吞吐,沒有一層能縮短單次操作的完成時間。J750 規劃在 QD1 下 4KB 隨機讀平均 65 µs、隨機寫 10 µs,這兩個數由介質的讀出時間與快取寫入時間決定,加再多通道也不會變短。反過來看,隨機讀的規劃值 1,500 KIOPS,靠的恰恰是把大量互不相關的小請求攤到所有 Die 上。並行度決定佇列深度上升時效能能爬到哪裡,不決定起點在哪裡。

小容量點為什麼吃虧

容量越小,插滿的 Die 越少,通道就可能出現空掛。J750 規劃覆蓋 1.92 至 15.36TB,J770 覆蓋 1.6 至 12.8TB,同一系列內低容量 SKU 可用的並行度天然低於頂端容量點。工程上只有兩條路:接受低容量點的頻寬降級並如實標註,或者用更小容量的 Die 把通道填滿、承擔成本上升。這是產品定義階段必須先釘死的邊界,不是後期靠韌體調優能補回來的東西。

關鍵詞
NAND通道並行多Plane交織Die交織順序頻寬規劃值J750軍航科工