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2016固态硬盘(SSD)技术发展与趋势
2016 2016-08-11

固态硬盘(SSD)较传统硬盘(HDD)访问速度快,无机械读取头可耐受外来冲击力大,噪音和发热问题都较传统硬盘小,拥有许多竞争优势。近年来受到半导体制程技术快速演进之驱使,SSD储存空间的容量密度不断地以倍数增长,连带单位容量价格也随之下降,挟带着更高效能、更高容量、更低价格三项优点加持,储存市场主流已由HDD转向SSD。

 

深耕储存产品测试领域多年、同时身为中华民国固态磁盘技术推广协会(Solid State Drive Alliance,简称SSDA)成员的百佳泰,将透过本篇文章分享SSDA各家会员厂商对于2016年固态硬盘的展望与各家技术发展,SSDA会员在整个SSD大中华区产业链皆扮演着重要角色,他家会员包含营销全球内存模块的威刚科技、闪存及DRAM储存工控产品领导品牌的华腾科技、专注于高速接口SSD控制芯片完整技术开发与服务的云莲科技、以及来自深圳于中国市场具有举足轻重地位的SSD品牌企业深圳市金胜电子科技有限公司(KingSpec/金胜维)。

 

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本篇文章归纳了四大主流趋势:第一,基于成本考虑,部分厂商渐采用容量较大的2D TLC NAND Flash;第二,3D NAND卡位战将于2016年下半年引爆;第三,PCI-e/NVMe接口产品推出将全面提升储存效能;第四,工业控制以及企业对SSD储存需求扩增。

 

产业主流转向2D TLC NAND

闪存(NAND FLASH)因占SSD硬件材料成本(BOM Cost)中最大宗,基于成本考虑,部分厂商已积极由SLC(Single Level Cell)、MLC(Multi-Level Cell)转向储存位较高的TLC (Triple-Level Cell)世代。TLC虽然可抹写次数较少、访问速度较MLC稍慢,然其每个单位内可储存较多信息;举威刚科技(ADATA)销售结构为例,该公司2015年的MLC NAND SSD占总销售量约80-85%,然今年急速转向TLC NAND产品,预计将占总销售额约略70-75%。制造TLC的SSD时虽会面临较MLC更严峻的可靠度挑战,然威刚透过特殊严选制程,可不断地提高产品竞争力,以确保质量。

 

3D NAND 卡位战,全面启动

传统的平面式闪存(Planar NAND)因已接近物理极限,无法再遵循穆尔定律(Moore’s Law)成长;然而,最新的3D NAND技术的出现,对闪存储存方案带来极大之影响力。

3D NAND因可垂直堆栈数层数据储存单位,成功改善SSD密度与成本问题,带动每单位的储存成本下降。深圳市金胜电子科技有限公司技术总监冯文智先生表示:「以传统的平面式64GB NAND Flash芯片来看,一片12吋晶圆如果采用1Xnm MLC可切割600片,若采用1Ynm MLC可切割750片,1Ynm TLC 则可切1000片;3D同样如此,随着48层3D制程陆续投产,它的成本下降趋势会越来越明显」。随着3D NAND Flash于下半年引爆,威刚科技和深圳市金胜电子科技有限公司,近期分别在市场上推出3D SSD成品;身为产业链上游厂商的云莲科技,最新开发了一组固态硬盘控制IC ─ MK8115, MK8113及 MK8215,支持最新的3D-MLC及3D-TLC NAND颗粒,搭配其所开发的 ”AgileECC” 保护机制,更加大幅提升数据错误侦测更正能力,加上 ”WriteBooster” 加速技术,可提升SSD硬盘至更高性能的水平,完整涵盖客户在消费性与工控市场方面的需求。

 

PCI-e/NVMe接口产品推出将全面提升储存效能

PCI-e突破了SATA Gen 3最大带宽限制,在读写速度上有了极大的提升,若以一个6G容量的PCI-E产品为例,其较SATA Gen 3带宽快5倍,效能与连续读写速度约3倍,深圳市金胜电子科技有限公司和我们分享了PCI-e系列产品,该系列产品采用LSI3008主控制器,能够支持PCI-e Gen3 X8规格,最大读写速度达到4,000MB/S,最大容量规格支持到8 TB。足以满足一般消费者对于储存媒介的需求,快速上传、下载数字内容。

 

工业控制以及企业对SSD储存需求扩增

在全球聚焦工业4.0、物联网、大数据应用之下,数据源多元化、更新速度极快且重视数据真实性的趋势下,储存扮演重要角色。工控储存装置有别于商规产品,客户应用上要求高程度客制化(包含硬件、韧体、软件、以及测试)和高稳定性以满足特定效能需求与严苛环境的挑战。具25年储存工控产业经验的华腾能够针对不同特定产业应用/业界验证要求提供对应产品,如工业、国防等独特严苛的应用需求 (IPC/JEDEC、IEC60529、ISO16949、MIL-STD等)。为因应NAND FLASH工规客户对数据完整性的强烈需求,更进一步改良专利NAND Flash断电保护技术,将储存产品中的快取数据一并纳入断电保护机制。工控SSD产品更须经客制化的物料清单(BOM)管控,严格控制以支持客户较长的产品生命周期(可长达3-7年)供应需求。

而随着网络交易次数愈来愈频繁,商家对于服务器平台的要求愈来愈高,企业级用户无一不希望能够提高现有服务器储存空间、减少使用者等待时间、降低设备功耗节省成本,以及如何在长时间的作业情况下,确保设备安全性与可靠性。深知服务器的硬盘稳定性及温度适应性会直接影响服务器的错误频率及稳定性,SSD产品验证专家百佳泰,早已率先推出量身订作的企业级数据库应用测试方案,包含各种品牌服务器的兼容性测试、企业级应用效能测试、大数据(Big Data)架构效能测试以及产品竞争分析,针对Throughput、IOPs、Latency关键效能、耗能等,进行效能比较与分析。

 

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百佳泰全方位储存方案服务

除了企业级固态硬盘,百佳泰在工规领域更可提供可靠度测试,包括温湿度测试、宽温测试(Thermal Test)以评估SSD在极限环境下的作业能力以及表现状况;耐久性测试(Endurance Test)以确认SSD在特定时间及温度下数据没有错误情形;断电测试(Power Cycle Test)以评估严苛环境意外断电及电源中断测试(Flush)、系统冷启动及OOB(频外)侦测等。

针对一般消费型SSD,除了提供SATA、PCI-e等符合SSD标准业界规格测试等,另提供性能测试(Performance Test)、数据完整性测试(Data Integrity Test)、性能(Performance Test)、耗能表现测试(Power Consumption Test)、噪讯干扰测量(Noise Interference)以及百佳泰引以为傲的兼容性测试(Compatibility Test),备有来自各个厂牌近千种的PC系统、平板计算机、RAID、芯片组以及操作系统,多元的市场组合来确保客户的SSD能在不同的平台组合发挥其应有的功能与效能。

SSD已蔚为储存市场主流,透过SSDA各会员分享介绍,我们总结了2016 SSD的四大主流趋势:第一,基于成本考虑,部分厂商渐采用2D TLC NAND Flash;第二,3D NAND卡位战将于2016年下半年引爆;第三,PCI-e/NVMe接口产品推出将全面提升储存效能;第四,工业控制以及企业对SSD储存需求扩增。乘着2016固态硬盘成长的翅膀,百佳泰偕同SSDA各家厂商,以大中华区为立足点向外扩展市场,一同迎接更高效能、更高容量、更低价格的固态硬盘产品与技术。

 

 

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