近日，憶芯科技發布自研的全新一代高端企業級SSD主控芯片STAR2000和企業級固態硬盤STAR2000E、STAR2000D。應用于企業級市場，滿足服務器、云存儲、數據中心、AI等場景對極致性能、可靠性、安全性的存儲需求。

STAR2000是行業內首批將Arm?Cortex-A55用作CPU、首款支持NVMe 2.0、最高性能PCIe4.0的高端企業級SSD主控芯片，能為企業級SSD帶來更長使用壽命、更靈活管理機制和更低的成本。同時集成了高達8TOPS算力的NPU，可以更好滿足企業級SSD“存算一體”的需求。

憶芯科技創始人/CEO沈飛表示，憶芯科技成立于2015年10月，從創立之初，就立志成為讓世界記住的偉大芯片公司，成為“芯”空中最亮的那顆星，這也是憶芯科技STAR系列命名的由來。從“平地春雷”到“風林火山”，再到今天的“風禾盡起”，三場發布會見證了憶芯科技從自研技術到首次商業落地再到全面商業開花的歷程，也見證了憶芯科技從第一款以地球母星命名的“Earth”遠航至今天發布會推出了STAR2000（Uranus）的漫漫征程。

憶芯科技創始人/CEO沈飛

STAR2000：12納米工藝、支持PCIe4.0、NVMe2.0等

具體到這顆芯片性能方面的細節，憶芯科技芯片首席架構師薛立成博士進行了分析。

在工藝選擇上，STAR2000采用12納米工藝，這是出于成本、面積、功耗的考慮，該工藝更契合PCIe4.0 SSD主控需求，未來三到五年PCIe4.0SSD占據市場主流，成熟度高。

據了解，整個SSD主控芯片所有核心的IP都是憶芯團隊自主研發和設計。薛立成認為，自主研發帶來的好處，一是技術有競爭力，二是產品持續迭代的能力強，同時自主研發帶來產品的多樣性和差異化，例如STAR2000對存算一體的支持。

該芯片支持NVMe2.0協議，使得SSD具有一些新的特性，包括分區命名空間，可以有效地減少客戶對磁盤的寫入數量，Endurance Croup管理可以為多用戶、多應用提供與之匹配的性能。

讀寫性能上，STAR2000的順序讀性能為7200MB/S，順序寫性能為6800MB/S；對應參數分別為上一代產品的120%和300%；隨機讀性能為1750K IOPS，穩定隨機寫性能為550K IOPS，對應參數分別為上一代產品的318%和230%。

STAR2000將存儲和計算進行融合。薛立成表示，STAR2000集成8TOPS算力NPU，同時在片上實現硬件卷積、加速模塊，結合片上強大的CPU系統和支持NVMe2.0協議里面的KV特性，可以做出存算一體SSD。

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“通過KV的特性，可以有效的減少用戶API到我們盤上的訪問路徑。同時在芯片上，利用強大的算力計算，通過這些數據，我們可以把原來要先在主機端運算的運算工作下沉到盤上，并且把盤上的結果返還給主機，釋放主機的計算壓力。”薛立成說道。

此外，STAR2000能夠為可信計算提供可信根，支持商密和國密標準SM2/SM3/SM4，支持可信啟動、支持獨立盤級TPCM，支持系統和數據信息上報可信中心，支持命名空間層的可信保護等功能。

數據閃存顆粒的老化和數據存儲時間變長，甚至外界溫度的變化，都會導致芯片上的數據會出現錯誤。為了能夠保證數據正確讀取的可靠性，憶芯在磁盤和主控芯片上提供可靠、完整的方案，包括SSD支持端到端的數據保護，磁盤上所有的SRAM和DRAM都有ECC保護。為了應對閃存出現錯誤，主控芯片提供4KB碼長的LDPC糾錯編碼，同時可以支持最高4Bit的軟Bit譯碼，讓錯誤無處遁形。為了應對更極端、更惡劣的環境錯誤，主控芯片上還提供RAID6的數據保護，即使SSD的盤上有一塊存儲顆粒損壞，也可以把盤上所有的數據恢復回來。

除了STAR2000主控芯片的發布之外，現場還發布了高可靠版本STAR2008及高安全版本STAR2010，該系列主控芯片除通用數據中心之外，還可面向加固設備、可移動數據記錄設備、惡劣環境存儲設備、個人電腦等場景。

基于STAR2000主控芯片，憶芯科技展示了自研的最新一代PCIe4.0高性能企業級固態硬盤STAR2000E。憶芯科技軟件首席架構師程雪表示，STAR2000E主要面向數據中心、存儲服務器、云計算等市場，在一級國密安全、可信計算、固件加密和簽名驗簽等高規格下，更能助力數據中心安全性提升。同時STAR2000E支持ZNS/NVMe Set/KV等先進企業級功能，能夠提供更優的系統存儲方案，將在批量化生產與商業化落地方面具備極高競爭力。

SSD如何將計算與存儲巧妙融合？

STAR2000真正的核心計算分兩個部分，一是Arm自帶的浮點加速體系，可以為定制化的、專用的數學計算進行加速；還有內嵌的AI NPU，8TOPS算力，主要是進行AI的檢測分類網絡直接部署，也適配于現在市場上主流AI的研發方向。二是憶芯自研的矩陣計算、統計計算和數據索引的一系列加速器，這些都是做數據庫業務對應的加速手段，可稱為領域定制化設計。

把不同功能的硬件加速流片在一顆芯片上同時加以實現，保證數據通訊和交互的高效、節能，這是憶芯在架構上的創新。

為了讓STAR2000搭載的8TOPSNPU模塊和實現神經網絡卷積的加速模塊發揮極致性能，憶芯科技提出StarCompute存算一體架構。程雪解析，通常SSD插在電腦上客戶運行算法程序，將獲得6.8GB/s的性能，也就是PCIe傳輸通道的速率。如果將算法程序下沉到SSD里面來運行，SSD有強大的計算能力，也可以做硬件加速。以8TSSD為例，可以獲得11GB/s帶寬。

同時，如果客戶的算法程序運行在計算CPU上，也會開發一些SDK，允許調用8TOPS NPU模塊，還會提供StorageLink片內存儲接口，通過這個接口計算CPU程序可以獲得高達11G或者更高的存儲帶寬。

憶芯首席AI科學家孫唐博士解析，STAR2000片上共28顆CPU, 其中8核A55頻率為1.8GHz，拆分成計算簇和存儲簇，用于管理系統，星辰CPU做閃存通道控制的執行，根據相應的命令，把不同的數據分發到不同的閃存通道，16個通道每個通道都有一顆，前端還有軟件定義的存儲命令分發器，也有4個CPU，這28顆CPU負責系統的調度和管理。

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實現存算一體的融合，好處是整體計算效率相比主機，能耗降低15-30倍；整體交互效率高至接近主機端的4倍以上，這就是STAR2000D可計算存儲帶來的基礎能力提升。

在一個以圖搜圖的場景中，四五百萬人的數據底庫的存儲容量上只需要花不到1秒鐘的時間就可以找到和搜索目標最相似的人員。

另一個例子是，某個接近千萬人口的地級市，每三個月產生的人臉數據量達到了15000Tb，如果要在海量的數據中，找出某一個人員某一天的行動軌跡。如果用現有的百億人像秒級比照系統，要把這15000Tb數據，從原來的硬盤導到原來的人像比對系統里都要三天半。但通過STAR2000D方案，在盤內完成AI計算、模式比對、結果排序、按時間空間過濾和最終輸出。15000Tb的數據量可以已經分100萬類，最終只需要輸出150Mb的數據，就可以完成同樣的目標。

孫唐進一步分析，實際應用中，不僅需要人工智能的分析，也包含了大量業務處理的數據存儲和加載，數據讀出以后，還要進行檢索和比對；而在不同的應用中，我們需要用到不同的數據庫，而不同的數據庫的搜索和比對的形式是完全不同的。

對于這樣的場景，憶芯是如何來加速對應的AI處理的呢？

AI為我們的千業百態提供了添加標簽的能力，而這些標簽代表了不同的數據，找到標簽之后，通過聚類，存儲到不同的存儲空間領域，這時候如果有人想要檢索一個目標，他只需要讀取特定領域的存儲數據，就可以完成一次檢索。

在海量的大數據前提下，整體上的聚類數據雖然存儲在介質中，它在同一個區域，但是通過索引檢索的時候，返回的是海量的相同標簽的數據，憶芯科技也是首創地在芯片上引入了比對計算加速，可以在芯片中直接找到最符合的目標，再把這個數據交給用戶，極大地降低了整體傳輸的帶寬和計算所需要的性能開銷。

比較整體系統成本，傳統的百萬級別的以圖搜圖的應用需要用到一臺將近三四千美金的服務器，12核CPU以及高達128T算力的GPU，而在發布會展示的憶芯的存算融合一體機上，僅需要1/4的成本，就可以做到同等性能的業務實施。而通過STAR2000D內置的CPU、板載的內存、片上的8T 算力NPU以及高性能SSD存儲應用，可以把成本從服務器方案的1/4再縮減近一半。孫唐說，這對業內來說是一個顛覆性的創新，會對整個業態產生更具想象力的市場影響。

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憶芯科技從2016年開始進行基于存儲控制器的計算加速方面的研發，并申請DeepSSD商標，申請了一系列國際國內專利。在人工智能實際落地過程中，AI模型不僅需要推理高效，同時還要保證數據傳輸的高效。信息交互的極簡之道是存算融合，憶芯也將繼續投入存算一體技術和產品的研發。

已與多家大型企業合作，應用前景廣闊

憶芯科技擁有“主控+固件+算法+模組”的全方案整合能力和深度的定制化開發能力，為客戶提供全棧式企業級存儲方案。目前，多家知名廠商已經與憶芯展開合作。

神州數碼與憶芯科技在信創市場展開合作。憶芯科技是神州數碼重要的數字化轉型合作伙伴，今后雙方將在國防、安平、政府、金融、運營商等多方面展開全面合作，共助信創產業高質量發展。

百度和憶芯科技開展了多項合作，雙方將于2023年推出NVMe Gen4 高性能企業級SSD應用來提升搜索速度和存儲效率，并推進ZNS、KV技術應用商業化，滿足更復雜化和多樣化的數據存算。2024年，百度還將在數據中心導入SSD產品，全力滿足云時代的智能存儲。這些都表明，云時代的下半場就是存儲的較量。

科大訊飛聯合創始人/聆思科技董事長胡郁表示，數據是構成元宇宙的基本元素，算力則支撐著元宇宙虛擬內容的創作與體驗，更加真實的建模與交互。因此，他非常期待未來與憶芯開展更多精彩的創新與合作，讓存算一體芯片在元宇宙應用中得到更大發展。

據透露，憶芯科技的下一代產品將是一款面向數據中心的SSD主控芯片STAR1500（Moon），這顆芯片將首次采用更先進的工藝，支持PCIe5.0接口，以及片上自研的所有核心IP，整個芯片的架構將不斷的升級，保證提供給客戶更好的性能表現。

在大數據、人工智能產業日益蓬勃的當下，憶芯科技也呼吁產業鏈上下游攜手推進計算、存儲、人工智能之間的高效溝通，構建高性能存算融合的企業級應用以及數據基礎設施。