SCM存儲：AI時代數據中心存儲分級架構的關鍵補位

SCM存儲的技術定位與核心價值

SCM（存儲級內存）的技術使命在于填補DRAM與傳統NAND之間的性能空檔。作為一種介于內存與存儲之間的技術層級，SCM需同時滿足兩項核心指標：較傳統閃存更快的讀寫速度，以及保留NAND閃存的非易失特性——即斷電后數據仍可留存，此為與DRAM的本質區別。文檔指出，DRAM難以跟上不斷增長的數據庫規模，數據庫生成在CPU上運行緩慢，這一瓶頸為SCM創造了明確的應用空間。

在NAND Flash技術譜系中，SLC NAND相較于MLC、TLC及QLC等多比特存儲方案，在擦寫壽命、寫入延遲、運行穩定性等維度通常具有更優表現。公開市場資料顯示，SLC NAND的擦寫壽命可達約100,000次，顯著高于其他方案，但其單位容量成本較高、存儲密度相對較低。基于上述特征，SLC NAND更適用于對高可靠性、長期穩定運行要求較高的5G通訊、物聯網、航空航天、醫療設備、工業控制等應用場景。

XL-FLASH的產品演進與性能特征

鎧俠推出的第二代XL-FLASH已實現批量生產，該產品依托BiCS FLASH 3D閃存工藝打造，提供128Gb SLC與256Gb MLC兩類芯片規格，支持2/4/8多種封裝方案，并采用4kB頁面設計優化系統讀寫效率。其核心性能指標體現為讀取延遲控制在5微秒以內，同時具備便于運維管理、易于擴展等特性。

低延遲閃存的設計初衷在于克服服務器端AI系統面臨的內存擴展挑戰。部署在服務器上的AI系統需要采用數據密集型的方法以進一步擴展，但這受到插槽限制以及高昂成本的制約。低延遲閃存通過利用強大的GPU技術，使大容量塊讀取可實現極高的IOPS（輸入輸出操作次數），并能夠借助存儲實現可擴展的內存擴展。

CXL技術與XL-FLASH的結合構成了另一關鍵解決方案路徑。借助CXL技術，如今已能夠使用閃存來擴展主訪內存，在容量、帶寬與成本之間尋求平衡。文檔明確提及，鎧俠預計英偉達storage next有望于2027年開始應用，XL-FLASH有望隨之放量。

AI工作負載對存儲架構的重塑

未來的數據中心存儲架構趨向層級化分工：DRAM繼續承擔極低時延的主內存任務，HBM繼續服務GPU側的高帶寬訪問，TLC與QLC NAND繼續承擔大容量存儲和成本敏感型數據承載，而XL-FLASH這類SCM則在DRAM/HBM與傳統NAND之間，補上一個低時延、非易失、容量更可擴展的新層級。

AI系統數據訪問模式的復雜性提升，尤其在大模型推理、長上下文、KV Cache（鍵值緩存）、RAG（檢索增強生成）和向量檢索場景中，頻繁的塊隨機訪問需求日益增長。傳統SSD更擅長大塊順序讀寫，而AI推理中的訪問請求呈現更碎片化、更頻繁、更靠近實時路徑的特征，XL-FLASH這類低時延SCM技術的價值在此背景下被顯著放大。

AI工作負載對SSD提出了極端的技術要求。在GPU直接控制SSD的架構下，AI推理場景中KV緩存等業務呈現高頻、小粒度覆蓋寫的存取特征，會顯著抬升SSD每日全盤寫入量（DWPD）。為匹配嚴苛的耐久度需求，存儲廠商通常選用pSLC、pMLC閃存架構方案，或是大幅提升盤內超額配置（OP）占比來緩解寫入壓力。在主控芯片方面，GPU需要頻繁執行小粒度隨機讀操作，典型塊大小為512字節至4KB，且集群級每秒需支持數百萬乃至上億次IOPS，這對SSD控制器內部的隊列深度、FTL映射效率以及閃存介質的讀取延遲提出了遠超傳統數據庫負載的標準。

介質層投資邏輯：量增與價增的雙重驅動

從量增邏輯分析，SLC NAND與MLC NAND有望受益于SCM需求爆發。鎧俠第二代XL-FLASH提供的128Gb SLC、256Gb MLC兩類芯片規格，憑借低時延、高耐久、易擴展的多重性能優勢，精準匹配當下數據中心與企業端SCM存儲需求。文檔建議關注普冉股份、東芯股份、兆易創新、江波龍、新存科技等介質層廠商。

從價增邏輯分析，SLC NAND漲價斜率顯著。根據TrendForce研判，由于高層數3D NAND等高附加價值產品排擠成熟制程產能，MLC NAND供給極度短缺，迫使部分工控、車用和網通客戶計劃改采用SLC NAND，將導致原已吃緊的SLC供應情況更加緊繃。同時，AI邊緣運算、數據中心、汽車電子等對SLC的需求持續提升，供需缺口急劇擴大。

PCM（相變存儲器）在SCM存儲層級同樣具備較大潛力。該技術最早由奧弗辛斯基于1968年提出，利用材料在非晶體與晶體狀態轉換過程中呈現的不同電阻特性來存儲數據。相較于其他類型存儲器（包括NAND閃存），PCM具有更快的寫入周期、更快的訪問時間、更高耐力、降低功耗、可執行等多種優勢。基于PCM的存儲產品如英特爾Optane DCPM，已體現出在提高存儲性能的同時降低成本的優勢。在核心和邊緣網絡中，PCM可以用作主內存，以此增加內存總容量并同時減少內存訪問延遲和成本。

CXL互連芯片的市場前景與國產機遇

CXL技術通過支持GPU和FPGA等加速器與CPU的高效協作，可顯著提升AI訓練和推理效率，并提供低延遲、高帶寬的數據傳輸；同時支持內存擴展和內存共享，為AI應用提供更大容量、更靈活調配的內存資源。文檔將CXL內存定位為人工智能時代最具前景的內存解決方案之一。

根據弗若斯特沙利文的數據，2024年CXL互連芯片市場尚處于商業化初期，市場規模約為430萬美元，行業預測未來幾年該市場將迎來爆發式增長，預計至2030年市場規模將達到顯著水平，2025至2030年期間的年均復合增長率高達170%以上。2024年中國占全球市場25%以上的份額，預計到2030年將占30%以上。文檔建議關注Marvell、Astera Labs、瀾起科技等CXL領域廠商。

配套芯片：主控與VPD的增量空間

企業級SSD的核心部件包括主控芯片、固件和存儲介質，其中主控芯片和固件直接決定產品性能與可靠性。主控芯片的功能涵蓋：調配數據在各NAND Flash上的負荷以實現均衡協作；連接NAND Flash與外部接口負責數據中轉；執行透明壓縮、磨損平衡、壞塊映射、垃圾回收、加密等內部指令。根據大普微招股書披露，企業級SSD主控芯片價格達25-100余美金一顆，而消費級SSD主控芯片價格低于5美元，企業級產品價格相較于消費級大幅提升。文檔建議關注聯蕓科技、聚辰股份、大普微等配套芯片廠商。

VPD（Vital Product Data）是一種用于設備或模組儲存關鍵產品數據的非易失性數據存儲芯片，可保存設備標識、配置參數、校準數據及遙測信息等核心內容，通過SMBus連接到SSD控制器和主機。隨著云計算廠商、AI服務器集群和企業級存儲系統加速擴產，配套eSSD的VPD芯片作為關鍵的保護元件，其需求量也將隨企業級SSD需求增長而同步擴張。