内存分层 / SSD 当内存 / NAND 控制器

AI 推理让 KV Cache 撑爆昂贵的 HBM/DRAM → 把便宜大容量的 SSD 拉进内存阶层当”DRAM 延伸”。这把过去被商品化的 NAND 控制器从”成本项”重估为”差异化项”。是 内存周期 的存储层,也是 内存税 的绕道赛道(HBF/预测分层/模块创新)落到 NAND 侧的实现。

为什么 SSD 被拉进内存层

  • Prefill / Decode:Prefill(读提示、做笔记)高并行、GPU 利用率冲九成;Decode(逐字写)每字要回翻 KV Cache,GPU 常在等数据。KV Cache 极大(几千字对话 >1GB × 长上下文 × 并发用户)→ 塞爆 HBM。
  • HBM 太贵太缺:每 GB HBM 耗 ~3x DDR5 晶圆产能 → 抽干标准 DRAM(呼应 HBM)。出路:让 SSD 扮演 DRAM 角色。
  • 不减 DRAM 需求(Jevon’s Paradox):SSD 接走部分 KV Cache 后,DRAM 被释放去做更需低延迟的任务,总需求不一定降。

NVIDIA CMX 内存分层架构

在 DRAM(G2)与传统存储之间硬造 G3.5「脉络记忆体层」= 高速 NVMe SSD 阵列。四角色:

  • 软件指挥官 Dynamo + NIXL(预判要用的 KV,提前从 CMX 搬回)
  • 硬件快递员 BlueField-4 DPU(“第三颗大脑”,RDMA 绕过 CPU + 内存↔存储语义翻译 4K→512B + 硬件加密)
  • 空间规划师 Grove | 高速气送管 Spectrum-X 以太网
  • 竞品:AMD 2026-06 收 MEXT(AI 预测哪些数据将用、提前从 SSD 搬到 DRAM = 预测分层)。

为什么 NAND 非要控制器不可

NAND=摩天楼(3D 堆 200-300+ 层,便宜)vs DRAM=平房(电容,快贵)。裸 NAND 三大毛病(会磨损/不能直接覆写/随时写错)→ 必须配 控制器 + FTL(wear leveling / garbage collection / ECC)。AI 时代控制器新要求:IOPS 6M→100M(~20x)、颗粒度 4K→512B(NVIDIA 主导)、QoS 稳定、与 DPU/软件主动协作 → 从”被动管理”变”主动协作”,从”够用就好”变差异化。

两大阵营

  • 垂直整合 NAND 巨头:Samsung / SK hynix(Solidigm) / Micron / Kioxia / SanDisk(颗粒+控制器一手包)。
  • 独立控制器 + ODM”民主联军”Phison 群联、SIMO 慧荣 + Kingston/Corsair/广达/纬颖/Supermicro。为何 SSD 容得下独立商而 DRAM 几乎没有?物理:DRAM 电容对制程极敏感逼垂直整合;SSD = 颗粒(重资产)+控制器(轻资产算法)天然可分。
  • 其他:MRVL Marvell(高阶数据中心定制 ASIC 控制器)、FADU(韩国 AI 原生控制器)。

NVIDIA 对 HBM vs SSD 的两种态度

HBM 层封闭(决定 GPU 算力上限,深绑少数内存厂);SSD 层开放(CMX 开放标准让生态竞争)→ 目的是压低 SSD 成本、把利润留给自家 GPU/网络芯片,同时给 ODM/独立控制器”军火库”机会。

现状与待观察

CMX/STX 目前只服务高阶 AI 机柜,规格(外型/最小存取单位/接口协议)未定案,规模供货 2026 H2 起(NVIDIA Rubin H2 2026 部署)。规则未定 = 独立控制器早进参考设计就能参与定标准。

出处