SSD-Controller: Phison und Innogrit bieten 7 GB/s via PCIe 4.0

Michael Günsch 33 Kommentare
SSD-Controller: Phison und Innogrit bieten 7 GB/s via PCIe 4.0
Bild: Innogrit

Die ersten SSDs mit PCIe-4.0-Schnittstelle erreichen bis zu 5 GB/s. Mit neuen Controllern der Hersteller Innogrit und Phison werden bis zu 7 GB/s versprochen. Das Startup Innogrit will den Markt mit vier Controllern (zweimal PCIe 4.0) betreten. Der alte Hase Phison bringt nach dem E16 zwei weitere PCIe-4.0-Controller.

Den ersten und bisher einzigen mit verfügbaren Produkten vertretenen PCIe-4.0-SSD-Controller stellt Phison mit dem PS5016-E16, der unter anderem von Adata, Corsair, Galax, Gigabyte, Patriot, PNY und Team Group auf M.2-SSDs für Verbraucher eingesetzt wird. Diese SSDs werden mit bis zu 5.000 MB/s und 750.000 IOPS beworben.

Phison erhöht mit PS5018-E18 auf 7 GB/s

Im Rahmen des Flash Memory Summit hat Phison weitere Modelle in Aussicht gestellt. Der PS5018-E18 soll die sequenziellen Transferraten auf rund 7.000 MB/s (7 GB/s) und die IOPS bei wahlfreien 4K-Transfers auf eine Million steigen lassen, werde in 12 nm statt bisher 28 nm gefertigt und soll im zweiten Quartal 2020 erhältlich sein. Dabei könnte es sich um das bereits auf der Computex 2019 angedeutete schnellere Modell handeln.

Der E18 verwendet wie schon der E16 PCIe 4.0 x4 mit einer Bruttodatenrate von 7.877 MB/s, nutzt also die Schnittstelle besser aus. Bei der Leistungssteigerung helfen der Schritt von zwei (E16) auf nun drei CPU-Kerne sowie ein höherer Datendurchsatz der weiterhin acht Speicherkanäle für SSDs mit bis zu 8 TB. Die Leistungsaufnahme schätzt Phison auf rund 3 Watt, also leicht höher als beim E16.

PS5019-E19T ohne DRAM als PCIe-4.0-Einstieg

Noch vor dem neuen Flaggschiff soll bereits im vierten Quartal 2019 der PS5019-E19T erscheinen. Dieser ist nicht auf Höchstleistung, sondern Sparsamkeit getrimmt. Somit werden nur ein CPU-Kern, nur vier NAND-Channel und gar kein DRAM-Support geboten. Dafür soll er sich bei einer geschätzten Leistungsaufnahme von lediglich 1,6 Watt leichter kühlen lassen.

Die Leistung beziffert Phison auf 3.750 MB/s beim sequenziellen Lesen/Schreiben und 440.000 IOPS beim wahlfreien Lesen respektive 500.000 IOPS beim wahlfreien Schreiben.

PS5016-E16 PS5018-E18 PS5019-E19T
Schnittstelle PCIe 4.0 x4
Protokoll NVMe 1.3 NVMe 1.4 NVMe 1.3
Fertigung 28 nm (TSMC) 12 nm (TSMC) 28 nm (TSMC)
CPU-Kerne 2 × ARM Cortex R5 3 × ARM Cortex R5 1 × ARM Cortex R5
NAND-Channel (CE) 8 (32) 4 (16)
SSD-Kapazität (max.) 8 TB 2 TB
Durchsatz/Channel 800 MT/s 1.200 MT/s
DRAM DDR4 DDR4/LPDDR4 keiner (DRAM-less)
ECC LDPC
Seq. Read bis 5.000 MB/s 7.000 MB/s 3.750 MB/s
Seq. Write** bis 4.400 MB/s 7.000 MB/s 3.750 MB/s
4K Random Read bis 750.000 IOPS 1.000.000 IOPS 440.000 IOPS
4K Random Write** bis 750.000 IOPS 1.000.000 IOPS 500.000 IOPS
Leistungsaufnahme 2,6 W 3,0* W 1,6* W
*geschätzt
**im SLC-Cache
alle Angaben laut Phison

Innogrit als neuer Player

Der erst im Oktober 2016 gegründete Chip-Designer Innogrit will künftig Controller-Herstellern wie Phison, Silicon Motion, Marvell und Maxiotek Gesellschaft leisten. Geleitet wird das Team von Branchenveteranen, die früher unter anderem bei Marvell, Toshiba oder Spreadtrum tätig waren. CEO und Mitgründer Zining Wu diente zuvor als CTO bei Marvell, kennt sich also in dem Bereich bestens aus.

Auf der eigenen Website hat Innogrit gleich vier SSD-Controller vorgestellt. Angeführt wird das geplante Portfolio vom Tacoma alias IG5668, der mit PCIe 4.0 x4, NVMe 1.4 und 16 NAND-Kanälen klar das High-End-Segment für Server bedient. Mit Tacoma bestückte SSDs sollen bis zu 32 TB Speicherplatz und hohe Transferraten von 7 GB/s lesend und 6,1 GB/s schreibend sowie in der Spitze 1,5 Millionen IOPS erreichen. DRAM der Typen (LP)DDR3/4 wird unterstützt. In Verbindung mit neuem Low-Latency-Flash wie Toshibas XL-Flash sollen Latenzen von weniger als 10 µs möglich sein. Die Leistungsaufnahme soll unter 5 Watt liegen. Innogrit spricht außerdem von einem „Deep-Learning-Beschleuniger“ und einer proprietären Fehlerkorrektur (ECC).

Mit der Hälfte von noch acht NAND-Channeln soll Rainier (IG5236) ebenso mit PCIe 4.0 x4 bis zu 7 GB/s lesend und 6,1 GB/s schreibend erreichen. Sowohl für Rechenzentren als auch High-End-Clients bestimmt, sollen die SSDs bis zu 16 TB fassen und mit 1 Million IOPS lesend und 800.000 IOPS schreibend etwas langsamer als das Flaggschiff arbeiten.

Tacoma (IG5668) Rainier (IG5636) Shasta+ (IG5216) Shasta (IG5208)
Schnittstelle PCIe 4.0 x4 PCIe 3.0 x4 PCIe 3.0 x2
Protokoll NVMe 1.4 NVMe 1.3
Fertigung 16/12 nm FinFET 28 nm
CPU-Kerne k. A.
NAND-Channel 16 8 4
SSD-Kapazität (max.) 32 TB 16 TB 2 TB
Durchsatz/Channel 1.200 MT/s k. A.
DRAM (LP)DDR3/4, 72 Bit (LP)DDR3/4, 32/16 Bit keiner (HMB-Support)
ECC „proprietary“ LDPC
Seq. Read bis 7.000 MB/s 7.000 MB/s 3.200 MB/s 1.750 MB/s
Seq. Write* bis 6.100 MB/s 6.100 MB/s 2.500 MB/s 1.500 MB/s
4K Random Read bis 1.500.000 IOPS 1.000.000 IOPS 500.000 IOPS 250.000 IOPS
4K Random Write* bis 1.000.000 IOPS 800.000 IOPS 350.000 IOPS 200.000 IOPS
*im SLC-Cache?
alle Angaben laut Innogrit und AnandTech

Die Client-Modelle Shasta (IG5208) und Shasta+ (IG5216) nutzen hingegen nur vier NAND-Channel für bis zu 2 TB und arbeiten mit PCIe 3.0 x2 beziehungsweise PCIe 3.0 x4. Shasta soll bis zu 1.750 MB/s und 250.000 IOPS ermöglichen, mit Shasta+ werden in der Spitze 3.200 MB/s und 500.000 IOPS versprochen. Beide PCIe-3.0-Controller sind „DRAM-less“ gestaltet, müssen also ohne einen DRAM-Cache auskommen. Via HMB-Option des NVMe-Protokolls lässt sich aber unter Umständen ein Teil des Systemspeichers als Cache abzweigen.

Gegenüber AnandTech hat Innogrit erklärt, dass die PCIe-4.0-Modelle Rainier und Tacoma bereits als Muster bereitstehen. Für die Tacoma-Serie soll es schon Abnehmer („several Design Wins“) geben.