国泰海通：打破内存墙限制 AI SSD迎来广阔成长空间

智通财经APP获悉，国泰海通证券发布研报称，针对大语言模型（LLM）发展中面临的“内存墙”难题，基于SSD的存储卸载技术方案可为AI模型高效运行提供新路径。AI创造的庞大数据量冲击全球数据中心存储设施，KV Cache缓存可从GPU内存offload至CPU、SSD。传统作为海量数据存储基石的Nearline HDD已出现供应短缺，促使高效能、高成本的SSD逐渐成为市场焦点，国泰海通证券给予电子行业“增持”评级。

国泰海通证券主要观点如下：

行业观点及投资建议。AI创造的庞大数据量冲击全球数据中心存储设施，KV Cache缓存可从GPU内存offload至CPU、SSD。传统作为海量数据存储基石的Nearline HDD已出现供应短缺，促使高效能、高成本的SSD逐渐成为市场焦点，给予行业“增持”评级。

推理KV Cache容量增长超出HBM承载能力。键值缓存（KV Cache）技术可以优化计算效率、减少重复运算，即将已生成token的Key和Value临时存储起来，后续生成新token时直接复用，无需重新计算，显著提升推理效率。然而，KV Cache需要占用GPU的显存（如HBM），存储历史Key/Value向量，生成的文本越长，缓存数据量越大，可能导致HBM和DRAM超载。面对大模型PB级的天量数据，传统推理架构过度依赖HBM的瓶颈也日益凸显。随着Agentic AI时代到来，模型规模化扩张、长序列需求激增以及推理任务并发量增长，推理的KV Cache容量增长已超出HBM的承载能力，频繁的内存溢出，需要GPU反复计算，造成卡顿迟缓。

KV Cache缓存可从GPU内存offload至CPU、SSD。随着推理性能的重要性不断提升，业界均在探索KV Cache分级缓存管理技术。如英伟达今年5月推出了分布式推理服务框架Dynamo，支持将KV Cache缓存从GPU内存卸载到CPU、SSD甚至网络存储，解决大模型显存瓶颈，避免重复计算。其中，KVBM提供G1-G4（GPU memory、CPU host memory、SSD、远端存储)的KV Cache卸载，避免大量 KV Cache 重计算。2025开放数据中心大会之新技术与测试（存储）分论坛中，三星电子高级项目经理针对大语言模型（LLM）发展中面临的“内存墙”难题，提出基于SSD的存储卸载技术方案，为AI模型高效运行提供新路径。三星将KV Cache卸载至NVMe SSD。当KV Cache大小超过HBM或DRAM容量时，该方案可使首token延迟（TTFT）最高降低66%，token间延迟（ITL）最高降低42%，且支持多用户多轮对话场景下的KV Cache重用，随着用户与对话轮次增加，I/O吞吐量稳步上升，主要I/O模式为256KB读写。

AI存储需求激发HDD替代效应，NAND Flash供应商加速转进大容量Nearline SSD。根据TrendForce集邦咨询，AI推理应用快速推升实时存取、高速处理海量数据的需求，促使HDD与SSD供应商积极扩大供给大容量存储产品。由于HDD市场正面临巨大供应缺口，激励NAND Flash业者加速技术转进，投入122TB、甚至245TB等超大容量Nearline SSD的生产。

风险提示：国产替代进程不及预期；技术迭代不及预期。