Проблема масштабирования SSD-контроллеров
На конференции ISOCC 2026 вице-президент SK hynix по дизайну SoC Кук Ин-Дже (Koo In-jae) заявил, что традиционные CPU-ядра в контроллерах SSD достигли предела по энергопотреблению и площади кристалла. С удвоением пропускной способности PCIe каждое поколение, количество ядер ARM для обработки I/O растет, что делает решение неэффективным. Конкуренты, такие как Marvell, уже используют в контроллере PCIe 6.0 Bravera SC6 до 12 ядер Cortex-R82, что подтверждает тренд на усложнение архитектуры.
Решение SK hynix: H-TPU
Компания разработала собственное ядро — Hynix Transaction Processing Unit (H-TPU). Это не AI-ускоритель, а специализированный микропроцессор с четырехступенчатым конвейером (in-order pipeline). H-TPU берет на себя рутинные задачи: обработку команд чтения/записи, управление метаданными и буферами. Основные функции, такие как восстановление ошибок и управление политиками хранения, остаются за традиционным ARM CPU.
Технические характеристики и эффективность
SK hynix заявляет о радикальном снижении затрат ресурсов благодаря использованию множества мелких кластеров H-TPU вместо монолитного CPU. Ниже приведено сравнение эффективности нового подхода:
| Параметр | Обычное CPU-ядро (ARM) | Специализированное ядро H-TPU | Экономия / Эффект |
|---|---|---|---|
| Потребляемая мощность | 100% (базовая) | ~2.5% | Снижение на 97.5% |
| Площадь кристалла | 100% (базовая) | ~4% | Снижение на 96% |
| Логические вентили (патент) | ~7,000,000 | ~200,000 | В 35 раз меньше |
| Архитектура | Out-of-order, superscalar | In-order, 4-stage pipeline | Оптимизация под I/O |
Применение в AI-инфраструктуре и HBF
Технология H-TPU интегрируется в проекты Nvidia «Storage Next» (AIN P) и будет использоваться в высокопроизводительной флеш-памяти (HBF). HBF предназначена для AI-инференса, где соотношение чтений к записям достигает 300,000:1. В таких условиях критически важно скрыть задержки NAND за вычислительными блоками, что обеспечивается предвыборкой данных (prefetching) и управлением буферами через H-TPU. Ожидается, что HBF с поддержкой H-TPU появится в следующем году, предлагая до 512 ГБ емкости на стек.
Эволюция от ПО к аппаратному ускорению
SK hynix движется от программных решений к аппаратной автоматизации (HWA). Патенты компании описывают разделение задач: H-TPU обрабатывает исключения, а рутинные операции (поиск адресов, копирование буферов) переводятся в выделенные аппаратные контуры. Это позволяет гарантировать предсказуемое время завершения операций, что критично для корпоративных SSD с высоким IOPS и будущих стандартов PCIe 7.0/8.0.
Источник: Tom's Hardware ↗