儲存月報第86期：SAS介面發展路線出現大轉折，放棄頻寬加倍的48G SAS，轉向現有24G增強版

剛剛到來的2024年，恰好是SAS（Serial attached SCSI）介面問世的20周年。直到10年前，SAS都是企業儲存應用首選的I/O介面，幾乎統一了伺服器與儲存設備的內、外接儲存介面規格，從SSD到機械式硬碟，以至外接擴充儲存設備的連接，都是採用SAS介面。

但隨著固態儲存應用的迅速進展，追求高效能的SSD與外接儲存應用，在這10年來紛紛轉向採用效率更高的NVMe與NVMe-oF傳輸介面，也大大擠壓SAS介面的應用範圍。

到了現在，SAS介面的陣地只剩下機械式硬碟、低階SSD，以及容量取向的外接儲存應用。而這樣的情勢，也影響SAS介面的下一步發展。

目前SAS介面的主流仍是2013年完成制定的SAS-3，即12G SAS，最新規格則是2017年制訂的SAS-4，也就是24G SAS。依照STA原本的路線圖，下一步的發展應該是頻寬加倍的SAS-5，即48G SAS。

但負責制定與推廣SAS規格的SCSI貿易協會（SCSI Trade Association，STA），日前提出有異於以往的發展規畫，表示不再發展原定的48G SAS，而將改推現有24G規格的增強版，稱為「24G+」（24G Plus），以因應當前實際應用環境的需求。

推廣艱難的24G SAS規格

SAS-4規格的實際傳輸率是22.5Gbs，不過仍通稱為24G SAS，透過採用損耗更少的128b/150b編碼，比上一代的SAS-3（採用8/10b編碼），可提供高出一倍的實際傳輸能力。

在SAS介面過去20年來的發展，SAS-4可說是推廣最艱難的一代。相較於上一代的SAS-3，在2013年完成規格制訂後，2015年就已形成完整的應用環境，從SSD、硬碟等儲存裝置、到板卡、伺服器與儲存陣列，都已普遍支援SAS-3。

而到了SAS-4，雖然早在2017年便宣布完成規格制定（正式通過是在2019年初），但由於面臨NVMe的競爭，應用普及的速度遠遠慢於上一代的SAS-3。

對於高效能取向的儲存應用來說，NVMe顯然更具吸引力；而對於非效能取向的中、低階儲存裝置來說，既有的SAS-3規格便足以滿足要求，而無須升級到SAS-4。這也導致IT環境引進SAS-4的驅動力大為下降，影響SAS-4的實用化速度與推廣普及。

2019年中，第一批SAS-4的基本元件（擴展器與控制器）問世，然後在2020年中，第1款採用24G SAS的SSD產品推出。直到今日，距離SAS-4的推出已過了6年多，但支援的儲存產品仍十分有限。

目前只有少數幾款SSD支援24G SAS規格，包括Kioxia（鎧俠）的PM6與PM7，以及三星的PM1653，另外還有幾款HBA卡與RAID卡支援24G SAS規格，例如Broadcom的9600系列HBA卡，以及Microchip旗下的Adaptec SmartRAID 3200、SmartHBA 2200與HBA 1200系列等，基本上都是屬於內接儲存應用。而在企業級外部儲存裝置的應用方面，目前24G SAS尚無具體進展。

下一代SAS介面新方向：24G+

24G SAS推廣艱難的現實，也影響到SAS介面下一步的發展。

依照STA協會原有的路線圖，在24G SAS之後的下一代，理應是頻寬加倍的48G SAS，然而目前情況已有變化。

在去年11月底於倫敦舉行的A3 Communications Technology Live!活動中，STA主席Cameron Brett介紹當前SAS介面新的發展路線圖，其中下一代的SAS介面竟然不再是48G SAS，而以既有24G SAS的強化版本：「24G+ SAS」取代。

面對與會者質疑， Brett直接了當表示，不發展48G SAS，是因為伺服器用戶與OEM廠商們並不想要這種新一代規格，有高效能需求的會去採用NVMe。Brett表示，如果導入新的48G SAS，將會牽涉到背板等相關元件的重新開發與測試，相對的，直接採用現成的NVMe，將是獲得高效能更簡單的解決辦法。

也就是說，面對NVMe的競爭，更高頻寬的SAS介面，如48G SAS，對用戶已經沒有吸引力，因而STA不再試圖讓SAS與NVMe競爭效能。例如Brett便指出，儘管透過匯聚4通道（lane）的4埠介面，將能讓SAS具備與NVMe競爭的傳輸效能，但這涉及相關元件的重新設計與測試，不如直接採用現成的NVMe有效益。

Brett認為，SAS介面應該走向與NVMe不同的應用路線，將NVMe視為針對快閃儲存裝置最佳化的介面，而SAS介面則是對機械式硬碟最佳化。

因而下一代的24G+ SAS介面，不再追求頻寬規格的增長，而是沿用現有24G SAS介面的實體層，但將強化傳輸協定的上層規範。

依照Brett公布的圖表，24G+ SAS規格將在2024年中以後完成制定，在2025到2026年左右進入終端用戶產品。目前24G+ SAS確定導入的新功能包括：指令時間限制（Command Duration Limits）、格式預期預設（Format Wish Presets），以及邏輯減量（Logical Depopulation），正在考慮引進的功能包括：衰減（Attenuation），每個I/O的Key、擴大保護資訊領域（Protection Information Field），以及增強裝置連接優先順序的公平性（Fairness）等。

揚長避短的路線調整

就我們來看，STA調整SAS介面發展路線，在現有的24G SAS之後，不再推動48G SAS，改推24G+的做法，這種放棄原本每一世代新規格提高一倍傳輸速率的傳統，可算是揚長避短的策略。

事實上，面對NVMe的壓力，要提高SAS的效能與NVMe競爭，是費時費力，又徒勞無功的做法。受到SAS架構先天延遲較大的限制，即便將傳輸頻寬提高到48G甚至96G，也不足以在效能方面與NVMe競爭。

相較於NVMe，SAS的優勢在於大規模擴展能力、可靠性、成本，以及過去20年來累積的龐大、成熟應用生態環境。

而STA正是體認到此點。繼續提高SAS介面的傳輸速率，不僅無助於改善SAS的劣勢，對用戶也缺乏吸引力，因而在下一代SAS規格的發展上，便乾脆改弦易轍，放棄原有提高傳輸率路線的48G SAS，改走提高可靠性、安全性與效率路線的24G+。
另一方面，24G+沿用既有24G SAS實體層的作法，也能利用已逐步成熟的24G SAS應用環境，降低開發與導入成本，因而獲得用戶青睞的可能性，也遠高於原本的48G SAS路線。

下圖為2018年版的SAS介面發展路線圖，上圖為2023年11月透露的最新SAS介面發展路線圖，可以發現，原本接在現有24G SAS之後的下一代規格48G SAS，已經被24G+ SAS取代，不再採取每一世代都提高一倍傳輸速率的傳統規劃。

圖片來源：SCSI Trade Association