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AMD展現技術創新能量 力助群聯電子打造Gen4傳奇

  • 孫昌華台北

在AMD的全力支援下,群聯團隊Gen4完成不可能的任務,不到一年內讓全球首顆Gen4晶片順利量產。AMD
在AMD的全力支援下,群聯團隊Gen4完成不可能的任務,不到一年內讓全球首顆Gen4晶片順利量產。AMD

智慧化趨勢席捲全球,5G、AIoT、邊緣運算等技術相繼問世,市場對數據的儲存、傳輸需求快速提升,在2019年的CES展上,SSD控制晶片大廠群聯電子展出業界首款M.2 PCIe Gen4x4 NVMe固態硬碟方案,產品一出驚豔全球產業,這顆突破讀寫效能極限的PS5016-E16控制晶片,讓全球產業在一天內認識這家技術頂尖的SSD控制晶片大廠,到現在群聯電子在Gen4領域的技術仍居業界領先地位,而在這個奇蹟的背後還有一段少為人知的故事。

迎接Gen4艱鉅挑戰AMD重返榮耀

近年AMD表現一年比一年亮眼,在市場研究機構「Mercury Research」最新報告中,AMD CPU在x86平台的市佔率已達24.6%,創下2006年以來的新高點,大有王者霸氣回歸之意。除了AMD上下齊心投入,以超高執行力完成策略願景外,更與合作夥伴攜手,以過人的意志與洞察力完成被市場認為不可能的任務,是這次重返榮耀的關鍵因素。在眾多合作案中,AMD與群聯的Gen4晶片堪稱傳奇。

2018年8月當時在美國參展的群聯執行長(時任董事長)潘健成,接到群聯美國分公司總經理的一通電話,電話裡提到AMD與群聯開發Gen4晶片的合作機會,雖然從當下市場的技術支援來看,Gen4仍是難以企及的目標,不過雙方洽談後,不僅希望一起合作完成晶片設計,更希望在2019年的CES上展出製程樣品,於2019年7月7日開始量產銷售。

當時群聯公司內部絕大多數的人都認為這項專案的難度偏高,原因是CES的展期在每年1月間,而當時已是8月,扣掉晶圓試產所需的3個月,這意味著群聯必須在1個半月左右的時間內,從零開始完成這顆市場沒人做過的新世代晶片。不過在盤點內部技術研發量能,並從AMD確認台積電的支援意願後,潘健成毅然決定接下這個案子,「我覺得這是我們轉型的最好機會,一旦成功群聯就會直接站到這個領域的最前端。」

確定接下AMD的Gen4開發案後,所有的難題在研發團隊面前一字排開,當時群聯雖然已有Gen3產品,不過Gen4的頻寬規格完全不在同一等級上,因此過去的設計基礎無法複製,一切必須重頭來過,另外晶片的試產時程也是問題之一,為了解決這兩大困境,群聯先是公司上下全力投入,研發團隊停止休假輪班工作,晶片生產部分台積電也在AMD的協調下配合調整試產流程。

AMD高強度技術支援 克服Gen4開發難題

負責這次Gen4開發的群聯研發八處成員,也對這次合作過程印象深刻,「開發過程中最大的難題是沒有Gen4平台可測試PCIe Gen4 SSD控制晶片。」群聯研發八處副處長郭育瑋指出,這不但讓研發團隊無法實際測試PCIe Gen4 SSD的性能極限,也無從得知SSD在極速運作下的訊號品質、溫度和功耗問題,「這對產品的穩定度和使用體驗影響非常大。」

為解決此問題,AMD提供了新世代CPU作為群聯的開發平台。這款CPU具備PCIe max payload 512B能力,可讓PCIe Gen4 SSD 極限速度提升200MB/s,此外AMD CPU在效能測試上可穩定維持高分輸出的特色,更讓群聯研發團隊擁有效能與穩定度兼具的測試平台。「AMD CPU對Gen4這種前瞻技術的開發影響非常大。」郭育瑋提到,目前群聯正在開發的PCIe Gen4x8 Enterprise SSD也是使用AMD CPU作為開發平台,這款採用8通道設計的SSD產品速度極限更高,而AMD的CPU依然能夠穩定運作,「由此也可看到CPU負載能力在極限速度測試的重要性。」

郭育瑋進一步表示,CPU高速訊號傳輸的穩定性,對SSD效能測試有決定性影響,他指出優異的處理器可以減少因週邊環境或平台自身因素等各種不必要的除錯工作。以AMD的EPYC CPU為例,單CPU可支援多達128x PCIe Gen4 lanes,因此單機可連接更多SSD,讓系統效能測試時間大幅縮短,高測試效率也讓群聯能夠有充裕的時間進行更多樣化測試,進而提供使用者品質更穩定的產品。

2018年底群聯完成PCIe Gen4 PHY IP,IP部門就馬上飛到加拿大多倫多與AMD EPYC平台測試PCIe的相容性,在確認對接沒問題後,群聯再於2019年將此PCIe Gen4 PHY IP應用於世界第一顆Gen4 SSD 控制晶片E16。在E16開發過程中,群聯研發八處持續使用AMD Ryzen處理器做測試,強化彼此的相容性並解決各種訊號問題。

在AMD的全力協助下,群聯最終在一個半月內完成設計,並通過AMD的各種嚴苛測試,在2019年CES展會上,這顆業界首款Gen4 SSD控制晶片甫問世就成為業界焦點,當年7月7日200K產能順利量產,群聯正式站上此一領域的頂端。「對群聯來說,E16除了有技術領先的宣示意味外,也讓我們有充裕的時間研發下一代產品。」群聯技術市場部楊凱翔副理指出,由於E16的技術領先市場整整一個世代,於業界上市一年後市場才有另一款Gen4產品問世,但此時群聯已推出效能更強的PS5018-E18,在此一領域持續位居市場領導地位。

善用AMD高效處理能力 建構最佳化驗證環境

負責產品韌體驗證的研發六處也有同樣經驗,研發六處王韶葳副理表示,當時在開發PCIe Gen4 SSD時需要高效能低延遲及企業級平台,不過早期在市場上並無對應的產品可使用,僅能使用昂貴的PCIe switch board模擬PCIe Gen4的環境,後來AMD推出PCIe Gen4解決方案,方能讓群聯大量部署PCIe Gen4測試環境並加速產品開發。王韶葳進一步解釋,AMD的Ryzen 7系列因單核心效能高,在benchmark類型的驗證可以充分發揮主流SSD的效能,對測速報告展示有實質意義,至於EPYC系列則具備ARI forwarding等多種企業級平台才有的功能,可用於驗證企業等級SSD才有的SR-IOV與多埠等功能,另外EPYC系列的多組PCIe lanes可同時連接大量SSD,讓生產線提升產能並降低單一傳輸埠成本,同時也讓韌體開發、系統級驗證、產品生產部分有更高的資源調配彈性。

群聯導入AMD CPU IT系統效能大增

在這次Gen4的合作案中,群聯與AMD合作愉快,而群聯內部其他部門的產品也陸續採用AMD CPU,「群聯希望建立共存共榮的供應鏈生態圈,因此公司內部所用的設備,都儘量使用合作夥伴的產品,AMD CPU的品質本就屬於業界頂端,因此同仁們使用後也都相當滿意。」

群聯近期採用AMD CPU的部門主要為資訊處。資訊處副處長張淵富指出,PS5016-E16問世後群聯的業績大增,另外為因應侵襲全台Covid-19疫情,這兩年大量公司同仁在家上班,這兩因素讓公司裡的IT系統負荷愈來愈重,因此資訊部開始汰舊換新,當時在選購新系統時,資訊部評比了市場上不同品牌CPU的效能,發現AMD的CPU效能比競爭對手高出10%,且在之前PS5016-E16開發過程中,群聯團隊對AMD的企業文化和技術能力掌握有深刻了解,因此最後決定導入AMD CPU。

這次群聯採用了兩款AMD EPYC伺服器處理器的IT系統,首先是用於MS SQL資料庫的DELL R7515機架式伺服器,張淵富表示,相較於其他機種,DELL R7515所使用的AMD EPYC 7F32不僅具備強大的效能,在價格上也比競爭對手更為合理。另一款產品則是用於遠端工作站的HP DL325與技嘉 R152-Z30伺服器,這兩款產品就是為了讓WFH同仁可以從遠端連線工作之用。他提到群聯內部裡面原本就建置了為數不少的技嘉伺服器讓研發同仁進行產品開發,因此在產品的操作熟悉度減輕不少負擔。

R152-Z30是技嘉科技採用AMD EPYC 7002系列CPU打造的機架型伺服器,由於IC設計工作對伺服器效能的要求相當高,R152-Z30能支援8通道的RDIMM/LRDIMM DDR4與16組DIMMs,並配置了2組1Gb/s網路埠,1組PCIe Gen4 x16擴充槽,搭配AMD EPYC 7002的強大運算效能,能滿足任務負載需求。

隨著疫情逐漸嚴峻,資訊部因為原有的伺服器效能不足,因此先借用EPYC 7F32架設遠端工作站,使用過後發現EPYC 7F32的效能非常穩定,因此後續又採買了規格類似的HP DL325,作為遠端工作站之用。張淵富進一步分析導入EPYC 7F32後,為RDP與MS SQL兩種伺服器帶來不少效益,他認為此一處理器的大容量快取、高基本時脈、與高記憶體頻寬,讓整體運算效能大幅提升,「尤其是基本時脈,可達3.7 GHz與支援8通道記憶體,整體效能增加了10%之多,另外EPYC 7F32的性價比也非常高,不僅售價經濟實惠並且提供高速穩定的運算能力。」

延續合作成果 掌握未來商機

從2018年與AMD開始合作開發Gen4至今,這三年來群聯的營運產生巨大轉變。「與AMD合作的Gen4專案,對群聯的發展具有指標性意義。」潘健成指出這次合作讓群聯擁有絕佳的市場競爭優勢,成功布局全球。過去群聯一直想進軍美國市場,不過由於企業品牌知名度不高,成果一直有限,這次則一舉打開美國市場,「我們非常感謝AMD給了我們這個舞台,讓全球業者可以看到群聯的技術能力。」

潘健成進一步分析這次Gen4 SSD控制晶片開發專案,他認為群聯、AMD、台積電三方通力合作是成功關鍵,而在合作過程中AMD團隊所展現的態度,更讓他印象深刻。他指出AMD雖然是CPU大廠,不過並沒有多數企業在成功後難免出現的老態。「跟我們對接的AMD團隊還保有創業者對技術的熱情,同時團隊裡的人勇於負責、敢做決斷,這些態度對專案進行有絕對影響。」

隨著各類型產業對數據處理能力需求的放大,PS5016-E16成為市場熱賣產品,不過群聯不因此停下腳步,仍積極投入研發。潘健成認為Gen4的效能強大,足以因應未來三年的市場,之後5G、自駕車等應用普及後需求將進一步提升,因此群聯已經開始布局下一世代的技術,擴大市場競爭力,掌握新世代的龐大商機。