Компания Silicon Motion представила микросхему SM2524XT — безбуферный контроллер для твердотельных накопителей, который использует четыре линии интерфейса PCI Express пятого поколения и достигает скорости последовательного чтения 14 ГБ/с. Четыре вычислительных ядра на кристалле работают с флеш-памятью NAND на частоте обмена 4800 МТ/с, что на 33% превышает предел предыдущего поколения DRAMless-контроллеров. Аппаратная логика чипа спроектирована с прицелом на обслуживание векторных баз данных, задач инференса искусственного интеллекта и интенсивного кэширования типа ключ-значение, поэтому новинка адресована не только потребительским SSD, но и накопителям для центров обработки данных начального уровня.
Отказ от буферной памяти DRAM в архитектуре SM2524XT реализован через технологию Host Memory Buffer четвёртого поколения, которая резервирует до 256 МБ системной оперативной памяти центрального процессора под таблицы трансляции адресов. Предыдущая версия HMB, применявшаяся в контроллерах Phison E21T и Silicon Motion SM2269XT, ограничивалась 64 МБ и не справлялась с накопителями ёмкостью свыше 4 ТБ без потери производительности на операциях случайного доступа. Расширенный буфер вкупе с алгоритмом компрессии таблиц отображения, который разработчики обозначили как Direct Mapping Engine, позволяет SM2524XT обслуживать SSD объёмом до 16 ТБ без падения IOPS на длительных нагрузках. Технология компрессии уменьшает размер записи трансляции в полтора-два раза в зависимости от характера данных, благодаря чему даже 8-терабайтный накопитель обходится резервированием менее 128 МБ хозяйского ОЗУ.
Каждое из четырёх процессорных ядер контроллера построено на микроархитектуре ARM Cortex-R82 с тактовой частотой 1.4 ГГц и оснащено выделенным сопроцессором для операций с плавающей запятой. Три ядра закреплены за обработку команд ввода-вывода и обслуживание восьми каналов флеш-памяти, а четвёртое ядро специализируется на задачах вычислительного хранения данных. В перечень этих задач входят фильтрация строк по регулярным выражениям, подсчёт контрольных сумм, поиск k-ближайших соседей в векторных пространствах размерностью до 1024 и агрегация результатов непосредственно на накопителе без передачи сырых данных на центральный процессор. Таким образом контроллер частично реализует парадигму Computational Storage, которая до недавнего времени требовала установки FPGA-ускорителей или специализированных сопроцессоров вроде ScaleFlux.
Скоростные показатели SM2524XT на операциях последовательного доступа составляют 14 ГБ/с при чтении и 12 ГБ/с при записи, что близко к теоретическому потолку шины PCIe 5.0 x4, равному примерно 15.8 ГБ/с с учётом кодирования 128b/130b. Для сравнения, флагманский контроллер Phison E26 с буфером DRAM и восемью каналами NAND на той же шине демонстрирует 12.4 ГБ/с чтения и 11.8 ГБ/с записи в серийных накопителях. Превышение достигнуто за счёт перехода на интерфейс флеш-памяти ONFI 5.1 с частотой 4800 МТ/с, тогда как массовые SSD текущего поколения используют режим 3600 МТ/с. Восьмиканальная организация контроллера позволяет задействовать до 16 микросхем NAND в конфигурации с чередованием по две на канал, что даёт суммарную пропускную способность подсистемы флеш-памяти около 15 ГБ/с без узких мест.
Показатели случайного доступа достигают 2.2 млн IOPS при чтении блоками по 4 КБ и 2.0 млн IOPS при записи, а задержка в режиме очереди глубиной 1 составляет 65 микросекунд на чтение и 25 микросекунд на запись. Низкое время отклика записи объясняется фирменной техникой кэширования в SLC-области, размер которой контроллер определяет динамически в зависимости от оставшегося свободного пространства и характера поступающей нагрузки. Если накопитель обслуживает преимущественно векторную базу данных с редкими перестроениями индексов, доля SLC-кэша автоматически сокращается в пользу основного массива QLC-памяти, а при пиковых нагрузках кэширования ключ-значение расширяется вплоть до трети всего доступного объёма.
Аппаратный ускоритель вычислений, встроенный в SM2524XT, выполняет операции сравнения векторов формата float16 и int8 с производительностью до 50 триллионов операций в секунду при разрядности int4, что сопоставимо с возможностями нейронных процессоров ноутбучных платформ Qualcomm Snapdragon X Elite. Подобная мощность позволяет реализовать сценарий Retrieval Augmented Generation, при котором большая языковая модель получает релевантные документы из базы знаний без копирования всего индекса в оперативную память сервера. Инженеры Silicon Motion подтвердили совместимость ускорителя с программными библиотеками FAISS и Milvus через открытый API на уровне драйвера, что упрощает интеграцию в существующие конвейеры обработки данных без модификации прикладного кода.
Энергопотребление контроллера в активном режиме составляет 6.5 Вт, а в состоянии простоя снижается до 0.8 Вт благодаря отключению трёх из четырёх ядер и переводе интерфейса PCIe в состояние L1.2 с сохранением возможности пробуждения за 200 микросекунд. Значение 6.5 Вт заметно ниже 8.5–10 Вт, типичных для контроллеров с отдельным чипом DRAM, что расширяет применимость SM2524XT в ноутбуках и компактных настольных системах без радиаторов с активным обдувом. Производители накопителей уже подтвердили планы по установке SM2524XT в SSD форм-фактора M.2 2280 односторонней компоновки, где все микросхемы размещены на одной стороне печатной платы и охлаждаются пассивной медной фольгой либо тонкой тепловой трубкой, соединяющей контроллер с материнской платой через штатный прижимной механизм слота.
Поддержка флеш-памяти охватывает чипы TLC и QLC производства Micron, Kioxia, Western Digital и YMTC с числом слоёв от 232 до 300+. Встроенный механизм коррекции ошибок опирается на алгоритм LDPC с жёстким и мягким декодированием, а его заявленная способность исправлять ошибки достигает 440 бит на кодовое слово длиной 4 КБ, что перекрывает требования NAND с ресурсом записи около 600 циклов P/E. Для QLC-памяти, чей ресурс обычно ограничен 1000–1500 циклов, предусмотрен режим работы с тройным программированием, при котором часть ячеек используется как SLC-кэш, вторая часть как MLC среднего слоя, а остальные хранят данные в четырёхбитовом режиме. Такая иерархия увеличивает эффективный ресурс накопителя до 2400 циклов записи на ячейку без применения внешней DRAM.
Сравнение с прямыми конкурентами показывает, что SM2524XT лишён аналогов среди безбуферных контроллеров для шины PCIe 5.0 на момент анонса. Ближайший соперник, Phison E31T, чей выпуск ожидается во втором квартале 2026 года, оперирует четырьмя каналами NAND и по предварительным данным достигает 10.5 ГБ/с последовательного чтения. Таким образом, восьмиканальная архитектура Silicon Motion обеспечивает полуторное преимущество по пропускной способности, хотя и при более высокой стоимости кристалла, изготавливаемого по техпроцессу 12 нм на мощностях TSMC. Площадь чипа составляет 136 мм², что на 25% больше, чем у предшественника SM2269XT, но размещение на зрелом техпроцессе гарантирует низкий процент брака и стабильность поставок.
