フラッシュコアモジュール

IBM FlashCore モジュール(FCM) は、PCI Express接続とNVMeコマンド セットを使用するソリッド ステートテクノロジコンピュータ データ ストレージモジュールです。 ^{[1]これらは、} IBM FlashSystemファミリーの選択されたアレイの業界標準 2.5 インチ NVMe SSDの代替として提供され、生のストレージ容量は 4.8 TB、9.6 TB、19.2 TB、および 38.4 TB です。FlashCore モジュールは、パフォーマンスに影響を与えることなく、最大 115.2 TB のアドレス空間で ハードウェア自己暗号化とリアルタイムのインライン ハードウェアデータ圧縮をサポートします。

2007 年 9 月 17 日、Texas Memory Systems (TMS) は、世界初のエンタープライズクラスのフラッシュベースのソリッド ステート ディスク (SSD) である RamSan-500 を発表しました。^[2] フラッシュ モジュールは、独自のフォーム ファクタ、物理的な接続性、ハード決定 ECC アルゴリズム、および SSD 内に完全に含まれるフラッシュ変換レイヤー (FTL) を使用して、Texas Memory Systems によってゼロから設計されました。フラッシュ コントローラは、他のどのコモディティ コントローラよりも低いレイテンシを可能にするハードウェアのみのデータ パスを使用しました。^{[3] [4]} この製品は、RamSan All Flash Arrays (AFA) とハイブリッド DRAM およびフラッシュ アレイの開発の始まりを示しました。これには、ソフトウェアとハ​​ードウェアの両方で実装されたカスタム設計のフラッシュ管理とストレージ インフラストラクチャ管理スイートが含まれていました。^[5] TMS は、SLC Nand フラッシュを使用し、後の世代では MLC Nand フラッシュを採用して、さらに 6 世代のフラッシュ コントローラ (合計 7 世代) を積極的に開発しました。これらのフラッシュ コントローラは、組み込み PowerPC プロセッサ、FPGA、および追加のフラッシュ ノードを備えたドーター カードを含むさまざまな構成とフォーム ファクタで提供されました。

これらのフラッシュ コントローラを利用した 15 を超える TMS 製品が提供されました。これには、市販のサーバーにインストールできる 4 つの PCIe ドライブ、RamSan-10/20/70/80 が含まれます。

TMSは最終的に2012年にIBMに買収されました。 ^[6]

2014年1月16日、IBMはTMS買収後にIBMが独自に設計した最初のFlashSystemであるFlashSystem 840製品を発表しました。IBMはフラッシュコントローラ技術をIBM MicroLatency技術と名付け、この技術によってデータアクセス時間がミリ秒からマイクロ秒に短縮されたことを宣伝しました。^[7]

2015 年 2 月 19 日、IBM は FlashSystem 900 および V9000 製品を発表し、フラッシュ コントローラ テクノロジをIBM FlashCoreテクノロジとして再ブランド化し、FlashSystem がエンタープライズ ディスク システムよりも優れたパフォーマンスを実現できるようにする一連のイノベーションと機能であると説明しました。フラッシュ モジュール自体は引き続き IBM MicroLatency モジュールとしてブランド化されました。このバージョンのテクノロジは、Micron の MLC フラッシュ チップ テクノロジをサポートしていました。これは FlashCore の第一世代であり、高速のインラインハードウェア圧縮と解凍を提供する最初のエンタープライズ AFA でもありました。^[8]

2018年7月10日のFlashSystem 9100の発表により、FlashCoreテクノロジーは標準の2.5インチU.2 NVMe SSDフォームファクターに再実装され、FlashCoreモジュール（FCM）としてブランド名が変更されました。これは、TMSによって開発された元のテクノロジーが業界仕様に準拠し、AFA内で使用される業界標準のSSDと互換性のある方法でパッケージ化された初めてのケースです。^[9]

IBM FlashCore モジュールは、既成ベンダーの FPGAとNAND フラッシュ メモリチップを利用して、データ パス全体をハードウェアで実装します。各 FCM には、NVMe ゲートウェイとマルチコア ARM プロセッサを備えた単一の FPGA が含まれています。その他の主要コンポーネントには、DRAM、MRAM、そしてもちろん NAND フラッシュが含まれます。

すべてのFlashCoreテクノロジーと同様に、FTLはFCM内に完全に含まれており、データパスには高速のインラインハードウェア圧縮と解凍が含まれています。^[10] IBM FCMのコントローラー設計では、ヘルスビニング、熱分離、読み取り電圧シフト、ハード決定エラー訂正コードなどの技術を使用して、再読み取りを回避し、書き込み増幅を低くして、一貫した低レイテンシを実現します。^[11]

現在、FCM には 3 世代あります。

• FCM1.0 - U.2 NVMe PCIe gen 3、ハイブリッドSLC-TLC NANDフラッシュ、4.8TBu / 21.99TBe、9.6TBu / 21.99 TBe、19.2TBu / 43.98TBeの3種類の容量で利用可能^[9]
• FCM2.0 - U.2 NVMe PCIe gen 3、ハイブリッド SLC-QLC NAND フラッシュ、4.8TBu / 21.99TBe、9.6TBu / 21.99 TBe、19.2TBu / 43.98TBe、38.4TBu / 87.96TBe の 4 つの容量で利用可能
  • FCM2の導入は、業界最大容量のエンタープライズSSDであると同時に、QLC NANDフラッシュのみを提供する初のエンタープライズSSDでもありました。^{[12] [13]}
• FCM3.0 - U.2 NVMe PCIe Gen 3およびGen 4、ハイブリッドSLC-QLC NANDフラッシュ、4つの容量で利用可能、4.8TBu / 21.99TBe、9.6TBu / 28.8 TBe、19.2TBu / 57.6TBe、および38.4TBu / 115.2TBe ^[14]
  • このバージョンの FCM は、パフォーマンスとインフラストラクチャが最適化されたエンタープライズ QLC SSD です。
  • より大きな 2 つの容量により、コンプレッサーのパフォーマンスが 2 倍になり、デコンプレッサーのパフォーマンスが 50% 以上向上します。
  • 最新の最先端 FPGA テクノロジーを使用することで、大容量化により Gen 4 PCIe が採用され、ARM コアの速度が向上します。
  • すべての容量には、コンポーネント数を減らしてデータ パスを効率化するための最適化されたインフラストラクチャが含まれています。

2017年4月時点で、IBMのフラッシュポートフォリオには380件以上の特許が含まれていました。^[15]