Samsung ท้าความเร็วขีดจำกัด เปิดตัว SSD PCIe 6.0 สำหรับยุค AI พร้อมประสิทธิภาพระดับ 281 ล้าน IOPS

Samsung เริ่มผลิต SSD ระดับองค์กร PM1763 รองรับ PCIe 6.0 เจาะตลาด AI และเซิร์ฟเวอร์ประสิทธิภาพสูง

Samsung Electronics ประกาศเริ่มกระบวนการผลิตจำนวนมาก (Mass Production) สำหรับ PM1763 ซึ่งเป็น Enterprise SSD รุ่นแรกของบริษัทที่พัฒนาบนอินเทอร์เฟซ PCIe 6.0 โดยมุ่งเป้าไปที่ตลาดเซิร์ฟเวอร์ด้าน ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และระบบประมวลผลสมรรถนะสูง (High-Performance Computing: HPC) ที่ต้องการแบนด์วิดท์ด้านการจัดเก็บข้อมูลในระดับสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ในยุคของ AI ขนาดใหญ่ ความเร็วของระบบจัดเก็บข้อมูลกลายเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพของระบบ เนื่องจากเซิร์ฟเวอร์จำเป็นต้องป้อนข้อมูลสำหรับการฝึกโมเดล (Training Data) รวมถึงค่าพารามิเตอร์ของโมเดล AI (Model Weights) ให้กับ GPU ได้อย่างรวดเร็ว หากระบบจัดเก็บข้อมูลมีความเร็วไม่เพียงพอ อาจทำให้ GPU ต้องรอข้อมูล ส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลดลง

Samsung ระบุว่า PM1763 ผ่านการทดสอบและการรับรอง (Validation) สำหรับแพลตฟอร์ม AI รุ่นถัดไปแล้ว พร้อมมอบประสิทธิภาพที่สูงขึ้นกว่าเดิมอย่างก้าวกระโดด โดยสามารถทำความเร็วได้ มากกว่า 2 เท่าเมื่อเทียบกับ Enterprise SSD รุ่น PCIe 5.0 ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของ Samsung ในรุ่นก่อนหน้า

การเปิดตัว PM1763 สะท้อนให้เห็นถึงทิศทางของอุตสาหกรรมเซิร์ฟเวอร์ที่กำลังก้าวเข้าสู่ยุค PCIe 6.0 ซึ่งจะเข้ามามีบทบาทสำคัญในการรองรับปริมาณข้อมูลมหาศาลจากงาน AI, Machine Learning และระบบประมวลผลขั้นสูง ที่ต้องการทั้งความเร็ว ความหน่วงต่ำ และความสามารถในการรับส่งข้อมูลจำนวนมากในเวลาเดียวกัน

การเปิดตัวครั้งนี้ทำให้ Samsung ก้าวขึ้นมาเป็นหนึ่งในผู้ผลิตรายแรกที่สามารถส่งมอบ SSD บนมาตรฐาน PCIe 6.0 สู่ตลาดได้

ก่อนหน้านี้ Micron Technology ได้เริ่มการผลิต SSD รุ่น 9650 สำหรับ Mass Production ในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 2026 ซึ่งถือเป็น SSD PCIe 6.0 รุ่นแรกของอุตสาหกรรมที่เข้าสู่กระบวนการผลิตเชิงพาณิชย์

ส่วน SK Hynix เปิดเผยว่า บริษัทมีแผนที่จะเข้าสู่ตลาด SSD PCIe 6.0 และเริ่มเป็นส่วนหนึ่งของซัพพลายเชน (supply chain) ของผลิตภัณฑ์ PCIe 6.0 ภายในสิ้นปีนี้”

คอนโทรลเลอร์ขนาด 4 นาโนเมตร ผสาน V-NAND รุ่นที่ 9 เพื่อยกระดับประสิทธิภาพ SSD สำหรับงาน AI

SSD รุ่น PM1763 มาพร้อมคอนโทรลเลอร์ที่พัฒนาบนกระบวนการผลิตระดับ 4 นาโนเมตร (4nm Controller) ซึ่งทำงานร่วมกับหน่วยความจำแฟลช Samsung V-NAND รุ่นที่ 9 เพื่อรองรับการประมวลผลข้อมูลความเร็วสูงสำหรับระบบ AI และเซิร์ฟเวอร์ระดับองค์กร

ในรุ่นความจุ 16TB PM1763 สามารถอ่านข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Sequential Read) ได้สูงสุดถึง 28,400 MB/s และเขียนข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Sequential Write) ได้สูงสุด 21,900 MB/s ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่าง PM1753 ที่ใช้มาตรฐาน PCIe 5.0 ประมาณ 2 เท่า

มาตรฐาน PCIe 6.0 เพิ่มอัตราการรับส่งข้อมูลต่อเลน (Lane) เป็น 2 เท่าเมื่อเทียบกับ PCIe 5.0 โดยสามารถทำความเร็วได้สูงถึง 64 GT/s (Giga Transfers per second) ผ่านเทคนิคการส่งสัญญาณแบบ PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) ซึ่งเป็นรูปแบบการมอดูเลตที่สามารถส่งข้อมูลได้ 2 บิตต่อหนึ่งสัญลักษณ์ (Symbol)

การรักษาคุณภาพของสัญญาณ PAM4 ให้มีความเสถียรในระดับความเร็วสูงดังกล่าว ถือเป็นหนึ่งในเหตุผลสำคัญที่ Samsung พัฒนาคอนโทรลเลอร์รุ่นใหม่บนกระบวนการผลิตระดับ 4 นาโนเมตรสำหรับ PM1763 โดยเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงนี้ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงานอีกด้วย

Samsung ระบุว่า PM1763 มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานดีขึ้นมากกว่า 1.8 เท่าเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า ซึ่งถือเป็นการปรับปรุงที่สำคัญสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ เนื่องจากระบบจัดเก็บข้อมูลในเซิร์ฟเวอร์ขนาดใหญ่สามารถติดตั้ง SSD ได้หลายร้อยตัวต่อหนึ่งแร็ก (Rack) ทำให้การลดการใช้พลังงานในแต่ละไดรฟ์ส่งผลต่อค่าใช้จ่ายและการจัดการความร้อนโดยรวมของระบบ

รองรับ V-NAND รุ่นที่ 9 และความจุสูงสุด 16TB

ในส่วนของหน่วยความจำแฟลช PM1763 ใช้เทคโนโลยี Samsung V-NAND รุ่นที่ 9 แบบ TLC (Triple-Level Cell) โดยเปิดตัวในความจุ 4TB, 8TB และ 16TB รองรับฟอร์แมตไดรฟ์หลายรูปแบบ ได้แก่ E1.S, E3.S และ U.2

อย่างไรก็ตาม รุ่น U.2 จะรองรับความเร็วในระดับ PCIe 5.0 เท่านั้น ขณะที่รุ่น E1.S และ E3.S สามารถใช้งานศักยภาพของ PCIe 6.0 ได้เต็มรูปแบบ

PM1763 รองรับมาตรฐาน NVMe 2.1 และ OCP 2.6 สำหรับระบบจัดเก็บข้อมูลในดาต้าเซ็นเตอร์ พร้อมด้วยฟีเจอร์ด้านความปลอดภัยขั้นสูง เช่น Post-Quantum Cryptography สำหรับการป้องกันภัยคุกคามจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคต นอกจากนี้ยังรองรับ TEE Device Interface Security Protocol (TDISP) เทคโนโลยีความปลอดภัยที่ช่วยป้องกันข้อมูลระหว่างการประมวลผลในระบบ Confidential Computing ซึ่งเป็นรูปแบบการประมวลผลที่ออกแบบมาเพื่อรักษาความลับของข้อมูลแม้ขณะกำลังใช้งาน

Samsung ระบุว่า PM1763 สามารถถ่ายโอนโมเดลภาษาใหญ่ (Large Language Model: LLM) ขนาด 40GB ได้ภายในเวลาประมาณ 1.4 วินาที ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงความสามารถของ SSD รุ่นนี้ในการรองรับเวิร์กโหลด AI ที่ต้องประมวลผลข้อมูลปริมาณมหาศาลอย่างรวดเร็ว

ออกแบบรองรับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับ AI Server ยุคใหม่

PM1763 ได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบ Direct-to-Chip (D2C) ซึ่งเป็นแนวทางที่สอดคล้องกับทิศทางการพัฒนาเซิร์ฟเวอร์ AI ในอนาคต

เมื่อความหนาแน่นของพลังงานภายในแร็กเซิร์ฟเวอร์ (Rack Power Density) เพิ่มสูงขึ้นเกินกว่าที่ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศทั่วไปจะสามารถจัดการได้ ระบบ AI รุ่นใหม่จึงกำลังเปลี่ยนผ่านไปสู่การใช้ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบเต็มรูปแบบ (Fully Liquid-Cooled System) ที่สามารถลดหรือกำจัดการใช้พัดลมภายในตัวเครื่องได้

ในสถาปัตยกรรมดังกล่าว อุปกรณ์ทุกส่วนภายในระบบ รวมถึง หน่วยจัดเก็บข้อมูล (Storage) จำเป็นต้องมีความสามารถในการถ่ายเทความร้อนผ่านแผ่นระบายความร้อน (Cold Plate) โดยตรง แทนการพึ่งพาการไหลเวียนของอากาศเหมือนระบบเซิร์ฟเวอร์แบบเดิม

Samsung ระบุว่า การปรับแต่ง PM1763 ให้รองรับระบบ D2C ช่วยให้ SSD สามารถรักษาประสิทธิภาพสูงสุดได้อย่างต่อเนื่อง แม้ต้องทำงานภายใต้โหลดประมวลผลหนักและใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลานาน

ความสามารถในการจัดการความร้อนถือเป็นปัจจัยสำคัญอย่างมากสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้มาตรฐาน PCIe 6.0 เนื่องจากระดับการใช้พลังงานที่สูงขึ้นอาจทำให้เกิดปัญหา Thermal Throttling หรือการลดความเร็วลงอัตโนมัติเพื่อควบคุมอุณหภูมิ ซึ่งจะส่งผลให้ประสิทธิภาพของแบนด์วิดท์ PCIe 6.0 ไม่สามารถทำได้เต็มศักยภาพ

ดังนั้น การออกแบบด้านการระบายความร้อนจึงกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของ SSD ระดับองค์กรยุคใหม่ โดยเฉพาะในระบบ AI Data Center ที่ต้องรองรับการประมวลผลข้อมูลมหาศาลตลอด 24 ชั่วโมง

ยกระดับการเข้าถึงข้อมูลด้วย GPU-Driven Storage รองรับประสิทธิภาพสูงถึง 281 ล้าน IOPS

เอกสาร White Paper ของ Samsung แสดงให้เห็นถึงรูปแบบการใช้งานที่ PM1763 ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับ โดยเฉพาะในงานประมวลผล AI และระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่ต้องจัดการข้อมูลจำนวนมหาศาล

ในเซิร์ฟเวอร์แบบดั้งเดิม การรับส่งข้อมูลระหว่างหน่วยจัดเก็บข้อมูลและ GPU จำเป็นต้องผ่านหลายขั้นตอน โดยข้อมูลจาก SSD จะถูกส่งผ่าน CPU, เคอร์เนลของระบบปฏิบัติการ (Operating System Kernel) และไดรเวอร์ (Drivers) ก่อนที่จะถูกส่งต่อไปยัง GPU ซึ่งกระบวนการดังกล่าวอาจสร้างข้อจำกัดด้านความหน่วง (Latency) และลดประสิทธิภาพในการประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่

แนวคิด GPU-Initiated Storage Access เข้ามาแก้ปัญหานี้ด้วยการให้ GPU สามารถเข้าถึงระบบจัดเก็บข้อมูลได้โดยตรง โดยเธรดของ GPU (GPU Threads) สามารถสร้างและส่งคำสั่ง NVMe ไปยัง SSD ผ่านโครงสร้างเชื่อมต่อ PCIe ได้โดยตรง โดยอาศัยเฟรมเวิร์ก Nvidia Scaled Accelerated Data Access (SCADA)

จุดเด่นของแนวทางนี้คือการเพิ่มความสามารถด้านการประมวลผลแบบขนาน (Parallelism) ได้อย่างมหาศาล เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นทางรับส่งข้อมูลแบบที่มี CPU เป็นศูนย์กลาง ซึ่งโดยทั่วไปอาศัยการทำงานของเธรดเพียงหลักร้อยรายการ แต่ SCADA สามารถบริหารจัดการเธรดจาก GPU ได้มากถึงประมาณ 100,000 เธรด เพื่อส่งคำขอข้อมูลไปยังระบบจัดเก็บข้อมูล

ผลลัพธ์คือระบบสามารถลดคอขวดระหว่าง Storage และ GPU พร้อมเพิ่มความเร็วในการป้อนข้อมูลให้กับโมเดล AI โดยเฉพาะงานฝึกสอน (Training) และการประมวลผลโมเดลขนาดใหญ่ (Large-Scale AI Inference) ที่ต้องการข้อมูลปริมาณมหาศาลอย่างต่อเนื่อง

ทดสอบระบบ PCIe 6.0 ทำสถิติ 281 ล้าน IOPS ด้วย PM1763 จำนวน 42 ไดรฟ์

ในการทดสอบบนเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้มาตรฐาน PCIe Gen6 ซึ่งประกอบด้วยโฮสต์ที่ใช้ซีพียู Intel Xeon ทำงานร่วมกับ GPU จำนวน 3 ตัว ได้แก่ Nvidia H100 จำนวน 1 ตัว และ Nvidia H200 จำนวน 2 ตัว พร้อมติดตั้ง SSD รุ่น PM1763 จำนวน 42 ไดรฟ์ ผ่านสวิตช์ Broadcom Gen6 นั้น Samsung สามารถวัดประสิทธิภาพการทำงานได้สูงถึงประมาณ 6.92 ล้าน IOPS ต่อหนึ่งไดรฟ์ ที่ขนาดบล็อกข้อมูล 512 ไบต์

ตัวเลขดังกล่าวเพิ่มขึ้นประมาณ 86% เมื่อเทียบกับ PM1753 รุ่นก่อนหน้า ซึ่งทำได้ราว 3.72 ล้าน IOPS แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของ PM1763 ที่ใช้ประโยชน์จากแบนด์วิดท์ PCIe 6.0 และการออกแบบ SSD รุ่นใหม่ที่รองรับงานประมวลผลความเร็วสูงได้ดียิ่งขึ้น

เมื่อจัดสรร SSD จำนวน 14 ไดรฟ์ต่อ GPU หนึ่งกลุ่ม ประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลสามารถเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรง (Nearly Linear Scaling) โดยทำได้ประมาณ 96 ล้าน IOPS ต่อหนึ่งกลุ่ม GPU และเมื่อรวมประสิทธิภาพของทั้งระบบ สามารถทำความเร็วรวมได้สูงถึง 281 ล้าน IOPS

แม้จะทำงานร่วมกันหลายสิบตัวในระบบขนาดใหญ่ แต่ PM1763 แต่ละตัวสามารถรักษาประสิทธิภาพได้ใกล้เคียงกับค่าที่วัดได้จาก SSD เพียงตัวเดียว โดยลดลงเพียงไม่ถึง 5% จากระดับสูงสุด ซึ่ง Samsung มองว่านี่คือผลลัพธ์ที่มีความสำคัญมากกว่าเพียงตัวเลขความเร็วสูงสุดของ SSD หนึ่งตัว

Source : Samsung Releases PCIe 6.0 SSD

Translated and edited by Bunpajarn
PM1763 | SSD | Samsung|