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AMD展现技术创新能量 力助群联电子打造Gen4传奇

  • 孙昌华台北

在AMD的全力支持下,群联团队Gen4完成不可能的任务,不到一年内让全球首颗Gen4芯片顺利量产。AMD
在AMD的全力支持下,群联团队Gen4完成不可能的任务,不到一年内让全球首颗Gen4芯片顺利量产。AMD

智能化趋势席卷全球,5G、AIoT、边缘运算等技术相继问世,市场对数据的储存、传输需求快速提升,在2019年的CES展上,SSD控制芯片大厂群联电子展出业界首款M.2 PCIe Gen4x4 NVMe固态硬盘方案,产品一出惊艳全球产业,这颗突破读写效能极限的PS5016-E16控制芯片,让全球产业在一天内认识这家技术顶尖的SSD控制芯片大厂,到现在群联电子在Gen4领域的技术仍居业界领先地位,而在这个奇蹟的背后还有一段少为人知的故事。

迎接Gen4艰钜挑战AMD重返荣耀

近年AMD表现一年比一年亮眼,在市场研究机构「Mercury Research」最新报告中,AMD CPU在x86平台的市占率已达24.6%,创下2006年以来的新高点,大有王者霸气回归之意。除了AMD上下齐心投入,以超高执行力完成策略愿景外,更与合作夥伴携手,以过人的意志与洞察力完成被市场认为不可能的任务,是这次重返荣耀的关键因素。在众多合作案中,AMD与群联的Gen4芯片堪称传奇。

2018年8月当时在美国参展的群联CEO(时任董事长)潘健成,接到群联美国分公司总经理的一通电话,电话里提到AMD与群联开发Gen4芯片的合作机会,虽然从当下市场的技术支持来看,Gen4仍是难以企及的目标,不过双方洽谈后,不仅希望一起合作完成芯片设计,更希望在2019年的CES上展出制程样品,于2019年7月7日开始量产销售。

当时群联公司内部绝大多数的人都认为这项专案的难度偏高,原因是CES的展期在每年1月间,而当时已是8月,扣掉晶圆试产所需的3个月,这意味着群联必须在1个半月左右的时间内,从零开始完成这颗市场没人做过的新时代芯片。不过在盘点内部技术研发量能,并从AMD确认台积电的支持意愿后,潘健成毅然决定接下这个案子,「我觉得这是我们转型的最好机会,一旦成功群联就会直接站到这个领域的最前端。」

确定接下AMD的Gen4开发案后,所有的难题在研发团队面前一字排开,当时群联虽然已有Gen3产品,不过Gen4的带宽规格完全不在同一等级上,因此过去的设计基础无法复制,一切必须重头来过,另外芯片的试产时程也是问题之一,为了解决这两大困境,群联先是公司上下全力投入,研发团队停止休假轮班工作,芯片生产部分台积电也在AMD的协调下配合调整试产流程。

AMD高强度技术支持 克服Gen4开发难题

负责这次Gen4开发的群联研发八处成员,也对这次合作过程印象深刻,「开发过程中最大的难题是没有Gen4平台可测试PCIe Gen4 SSD控制芯片。」群联研发八处副处长郭育玮指出,这不但让研发团队无法实际测试PCIe Gen4 SSD的性能极限,也无从得知SSD在极速运作下的信号品质、温度和功耗问题,「这对产品的稳定度和使用体验影响非常大。」

为解决此问题,AMD提供了新时代CPU作为群联的开发平台。这款CPU具备PCIe max payload 512B能力,可让PCIe Gen4 SSD 极限速度提升200MB/s,此外AMD CPU在效能测试上可稳定维持高分输出的特色,更让群联研发团队拥有效能与稳定度兼具的测试平台。「AMD CPU对Gen4这种前瞻技术的开发影响非常大。」郭育玮提到,目前群联正在开发的PCIe Gen4x8 Enterprise SSD也是使用AMD CPU作为开发平台,这款采用8通道设计的SSD产品速度极限更高,而AMD的CPU依然能够稳定运作,「由此也可看到CPU负载能力在极限速度测试的重要性。」

郭育玮进一步表示,CPU高速信号传输的稳定性,对SSD效能测试有决定性影响,他指出优异的处理器可以减少因周边环境或平台自身因素等各种不必要的除错工作。以AMD的EPYC CPU为例,单CPU可支持多达128x PCIe Gen4 lanes,因此单机可连接更多SSD,让系统效能测试时间大幅缩短,高测试效率也让群联能够有充裕的时间进行更多样化测试,进而提供使用者品质更稳定的产品。

2018年底群联完成PCIe Gen4 PHY IP,IP部门就马上飞到加拿大多伦多与AMD EPYC平台测试PCIe的兼容性,在确认对接没问题后,群联再于2019年将此PCIe Gen4 PHY IP应用于世界第一颗Gen4 SSD 控制芯片E16。在E16开发过程中,群联研发八处持续使用AMD Ryzen处理器做测试,强化彼此的兼容性并解决各种信号问题。

在AMD的全力协助下,群联最终在一个半月内完成设计,并通过AMD的各种严苛测试,在2019年CES展会上,这颗业界首款Gen4 SSD控制芯片甫问世就成为业界焦点,当年7月7日200K产能顺利量产,群联正式站上此一领域的顶端。「对群联来说,E16除了有技术领先的宣示意味外,也让我们有充裕的时间研发下一代产品。」群联技术市场部杨凯翔副理指出,由于E16的技术领先市场整整一个时代,于业界上市一年后市场才有另一款Gen4产品问世,但此时群联已推出效能更强的PS5018-E18,在此一领域持续位居市场领导地位。

善用AMD高效处理能力 建构最佳化验证环境

负责产品韧体验证的研发六处也有同样经验,研发六处王韶葳副理表示,当时在开发PCIe Gen4 SSD时需要高效能低延迟及企业级平台,不过早期在市场上并无对应的产品可使用,仅能使用昂贵的PCIe switch board模拟PCIe Gen4的环境,后来AMD推出PCIe Gen4解决方案,方能让群联大量部署PCIe Gen4测试环境并加速产品开发。王韶葳进一步解释,AMD的Ryzen 7系列因单核心效能高,在benchmark类型的验证可以充分发挥主流SSD的效能,对测速报告展示有实质意义,至于EPYC系列则具备ARI forwarding等多种企业级平台才有的功能,可用于验证企业等级SSD才有的SR-IOV与多埠等功能,另外EPYC系列的多组PCIe lanes可同时连接大量SSD,让生产线提升产能并降低单一传输埠成本,同时也让韧体开发、系统级验证、产品生产部分有更高的资源调配弹性。

群联导入AMD CPU IT系统效能大增

在这次Gen4的合作案中,群联与AMD合作愉快,而群联内部其他部门的产品也陆续采用AMD CPU,「群联希望建立共存共荣的供应链生态圈,因此公司内部所用的设备,都尽量使用合作夥伴的产品,AMD CPU的品质本就属于业界顶端,因此同仁们使用后也都相当满意。」

群联近期采用AMD CPU的部门主要为信息处。信息处副处长张渊富指出,PS5016-E16问世后群联的业绩大增,另外为因应侵袭全台Covid-19疫情,这两年大量公司同仁在家上班,这两因素让公司里的IT系统负荷愈来愈重,因此信息部开始汰旧换新,当时在选购新系统时,信息部评比了市场上不同品牌CPU的效能,发现AMD的CPU效能比竞争对手高出10%,且在之前PS5016-E16开发过程中,群联团队对AMD的企业文化和技术能力掌握有深刻了解,因此最后决定导入AMD CPU。

这次群联采用了两款AMD EPYC服务器处理器的IT系统,首先是用于MS SQL数据库的DELL R7515机架式服务器,张渊富表示,相较于其他机种,DELL R7515所使用的AMD EPYC 7F32不仅具备强大的效能,在价格上也比竞争对手更为合理。另一款产品则是用于线上工作站的HP DL325与技嘉 R152-Z30服务器,这两款产品就是为了让WFH同仁可以从线上连线工作之用。他提到群联内部里面原本就建置了为数不少的技嘉服务器让研发同仁进行产品开发,因此在产品的操作熟悉度减轻不少负担。

R152-Z30是技嘉科技采用AMD EPYC 7002系列CPU打造的机架型服务器,由于IC设计工作对服务器效能的要求相当高,R152-Z30能支持8通道的RDIMM/LRDIMM DDR4与16组DIMMs,并配置了2组1Gb/s网络埠,1组PCIe Gen4 x16扩充槽,搭配AMD EPYC 7002的强大运算效能,能满足任务负载需求。

随着疫情逐渐严峻,信息部因为原有的服务器效能不足,因此先借用EPYC 7F32架设线上工作站,使用过后发现EPYC 7F32的效能非常稳定,因此后续又采买了规格类似的HP DL325,作为线上工作站之用。张渊富进一步分析导入EPYC 7F32后,为RDP与MS SQL两种服务器带来不少效益,他认为此一处理器的大容量快取、高基本时脉、与高存储器带宽,让整体运算效能大幅提升,「尤其是基本时脉,可达3.7 GHz与支持8通道存储器,整体效能增加了10%之多,另外EPYC 7F32的性价比也非常高,不仅售价经济实惠并且提供高速稳定的运算能力。」

延续合作成果 掌握未来商机

从2018年与AMD开始合作开发Gen4至今,这三年来群联的营运产生巨大转变。「与AMD合作的Gen4专案,对群联的发展具有指标性意义。」潘健成指出这次合作让群联拥有绝佳的市场竞争优势,成功布局全球。过去群联一直想进军美国市场,不过由于企业品牌知名度不高,成果一直有限,这次则一举打开美国市场,「我们非常感谢AMD给了我们这个舞台,让全球业者可以看到群联的技术能力。」

潘健成进一步分析这次Gen4 SSD控制芯片开发专案,他认为群联、AMD、台积电三方通力合作是成功关键,而在合作过程中AMD团队所展现的态度,更让他印象深刻。他指出AMD虽然是CPU大厂,不过并没有多数企业在成功后难免出现的老态。「跟我们对接的AMD团队还保有创业者对技术的热情,同时团队里的人勇于负责、敢做决断,这些态度对专案进行有绝对影响。」

随着各类型产业对数据处理能力需求的放大,PS5016-E16成为市场热卖产品,不过群联不因此停下脚步,仍积极投入研发。潘健成认为Gen4的效能强大,足以因应未来三年的市场,之后5G、自驾车等应用普及后需求将进一步提升,因此群联已经开始布局下一时代的技术,扩大市场竞争力,掌握新时代的庞大商机。