Yapay zeka (YZ) alanındaki hızlı gelişmeler, veri depolama teknolojilerinde de çığır açacak yenilikleri beraberinde getiriyor. Bu kapsamda Kioxia, Nvidia ile iş birliği yaparak 2027 yılına kadar 100 milyon rastgele IOPS (saniyedeki girdi/çıktı işlemi) hızına ulaşabilen katı hal sürücüleri (SSD) geliştirmek üzere çalışmalarını sürdürüyor. Bu yeni nesil SSD'ler, mevcut sürücülere göre yaklaşık 33 kat daha fazla performans sunarak YZ sunucularının veri işleme kapasitesini inanılmaz seviyelere taşıyacak.
Kioxia'nın SSD departmanı teknoloji şefi Koichi Fukuda, Nvidia'nın talepleri ve önerileri doğrultusunda geliştirmeleri sürdüreceklerini belirtti. Bu yüksek performanslı SSD'lerin, özellikle YZ uygulamaları için kritik öneme sahip olan yoğun veri erişimi ve hızlı işleme ihtiyaçlarını karşılaması hedefleniyor.
100 Milyon IOPS Hızına Sahip SSD'ler
Geliştirilmesi planlanan 100 milyon rastgele okuma hızına sahip Kioxia SSD'lerinin, GPU'larla eş zamanlı (peer-to-peer) bağlantı kurmak için PCIe 7.0 arayüzünü kullanması bekleniyor. Bu sürücüler, büyük veri kümelerini hızla işleyen YZ sunucuları için özel olarak tasarlanacak.
Günümüzde piyasada bulunan üst düzey SSD'ler, yaklaşık 3 milyon 4K rastgele IOPS hızına ulaşabiliyor. Ancak modern ve gelecekteki GPU'ların ani bellek erişimi gereksinimlerini karşılamak için bu hızların önemli ölçüde artması ve NAND medya ile etkileşim biçimlerinin değişmesi gerekiyor.
Bu yılın başlarında yapılan açıklamalara göre, Nvidia'nın mevcut sürücülere göre 33 kat daha yüksek performans sunan 100 milyon rastgele IOPS'luk SSD'ler geliştirme isteği olduğu belirtilmişti. Benzer dönemde Kioxia da 2026'nın ikinci yarısında 10 milyon 512K rastgele okuma IOPS hızına sahip XL-Flash tabanlı 'YZ SSD'leri geliştirme planlarını duyurmuştu.
Yapay zeka iş yükleri, öbekleri (embeddings), model parametrelerini veya veritabanı girişlerini almak için sık ve küçük rastgele okumalara dayanır. Bu tür senaryolarda, 4KB bloklar yerine 512 baytlık bloklar, gerçek kullanım desenlerini daha iyi temsil eder ve daha düşük gecikme süresi sunar. 512 baytlık bloklarla çalışan sürücüler, tipik SSD'lerle aynı ham bant genişliğini sunmasa da, geleneksel SSD'lerin gecikme sürelerini azaltmaktan daha kolay bir şekilde ölçeklendirilebilir.
Kioxia'nın 2026'da 10 milyon 512K IOPS rastgele performansa sahip YZ SSD'lerini sunma planları göz önüne alındığında, 2027'de 100 milyon IOPS'luk sürücülerin hayata geçip geçmeyeceği merak konusu.
XL-Flash Teknolojisi ile Üretim Mümkün mü?
Kioxia'nın 100 milyon IOPS hızına ulaşacak SSD'leri nasıl üreteceği sorusu büyük önem taşıyor. Önerilen YZ SSD'nin, yüksek dayanıklılığa, çok düşük gecikme süresine ve oldukça yüksek performansa sahip SLC NAND bellek olan XL-Flash teknolojisine dayanması bekleniyor. Kioxia'nın XL-Flash cihazları, standart 3D NAND cihazlara kıyasla önemli ölçüde daha fazla düzleme (plane) sahip, bu da daha yüksek sıralı ve rastgele performans anlamına geliyor. Kioxia'nın XL-Flash'ın teknik özelliklerini tam olarak açıklamaması, bu bellek türünün cihaz başına performansını değerlendirmeyi zorlaştırıyor.
Bununla birlikte, 32 NAND yongası (7 tanesi aşırı ayırma için ayrılmış) ve bir PCIe 5.0 x4 arayüzü ile Innogrit Tacoma tabanlı 400 GB XL-Flash SSD'nin 3.5 milyon rastgele okuma IOPS ve 0.5 milyon rastgele yazma IOPS sunduğu göz önüne alındığında, her bir yonganın yaklaşık 109.375 rastgele okuma IOPS ve 15.625 rastgele yazma IOPS'a katkıda bulunabileceği tahmin ediliyor.
Yükler boyunca mükemmel doğrusal ölçeklenmenin varsayıldığı durumda, 100 milyon 512B IOPS'luk bir SSD'nin 915 adet benzer yongaya ihtiyaç duyacağı öngörülüyor. Kioxia'nın tek bir pakete 32 NAND yongası yerleştirebilme yeteneği göz önüne alındığında, 915 adet XL-Flash yongasıyla bir sürücü inşa etmesi teorik olarak mümkün görünüyor. Ancak böyle bir sürücünün, en az PCIe 5.0 x16 ana bilgisayar arayüzüne sahip özel bir denetleyiciye ihtiyacı olacaktır.
Asıl zorluk, gerçek dünya NAND cihaz performansının kanal bant genişliği, çoklu düzlem kısıtlamaları, komut boru hattı/ek yükleri, kuyruk derinliği, firmware ve diğer birçok faktörle sınırlı olmasıdır. Bu nedenle, XL-Flash cihazları içeren 100 milyon 512B IOPS'luk bir SSD için en iyi senaryo, onlarca denetleyici ve bir anahtardan oluşan çoklu denetleyici modülü olabilir. Bu tür bir çözüm, tüm flaş dizilerinde mantıklı olabilir, ancak Kioxia açıkça bir SSD'den bahsediyor.
Yüksek Bant Genişlikli Flaş (HBF) Teknolojisi
Geleneksel 3D NAND bellek kullanarak 512 baytlık bloklarla 100 milyon IOPS'luk bir SSD üretmenin zorluğu göz önüne alındığında, Kioxia'nın NAND belleği alışılmadık bir şekilde kullanan yeni teknolojilere yönelmesi muhtemel. Bu teknolojilerden biri, 16'ya kadar NAND cihazı ve bir mantık çipini (denetleyici?) tek bir yığın halinde paketleyen ve bunları TSV'ler ve mikro bump'lar aracılığıyla birbirine bağlayan yüksek bant genişlikli flaş (HBF) olabilir. HBF katmanları kanıtlanmış NAND bellek hücrelerini kullanırken, çok yüksek düzeyde paralellik ve dolayısıyla performans elde etmek için birden fazla dizide düzenlenirler.
Kioxia'nın bu proje için HBF teknolojisini kullanıp kullanmayacağı veya benzer bir teknolojiye mi bağlı kalacağı henüz bilinmiyor. Ancak şirketin, ultra yüksek performanslı SSD'ler üretmek için HBF ile yaptığı deneylerden edindiği bilgileri bu yeni projede kullanacağı varsayılabilir.
