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【产品评测】2013 年SSD评测-Overview

来自(http://www.dramx.com/) 2013-08-01  微信号: dramexchange


 

2013年SSD,新观点大群测
回顾过去五年多来的3C产品市场动态,SSD(固态硬碟;Solid-State Drive)的应用可以说是业界成长最俱话题性的产品。透过提供电脑系统在载入主要软体与快取资料时,可以提供超越传统硬碟机数十倍的随机读写效率,加以主要的供应商陆续加入这个市场的推波助澜、Flash memory〈快闪记忆体〉的价位向下持续调整,使得固态硬碟在短短的几年内,成为市场上解决部分效能瓶颈的新宠儿。

在市场日渐成熟的今日,我们不免俗地,整理现在市面上的固态硬碟产品效能数据供大家参考外,同时也帮助大家回顾一下过去几年中比较重要的固态硬碟应用演进,希望透过这次的整理,能帮助大家进一步的认识SSD这个东西。并在这个暑假,找到一颗最合适的固态硬碟,并让它在你的电脑内,成为最棒的效能支援。

从零件来看SSD
固态硬碟市场里的供应商相当地多,虽然看似群雄割据,但进一步从主要零件的分类,我们仍能从中整理出一些端倪。

一颗固态硬碟其实最重要的零件,不外乎是快闪记忆体和控制器两者;若从快闪记忆体的供应商来分类,目前世界上最主要的快闪记忆体供应商仍可区分为Samsung、Toshiba还有Intel这三大族系,而控制器的部分,在过去两年多来的诸多报告中,我们都不否认控制器其实才是决定固态硬碟效能的重要关键,但也因为前者的阵营分类,我们很少看到同时可以完美支援三家快闪记忆体的控制器出现,因为供应商主要的快闪记忆体来源通常只有其中1~2两个,以致控制器在对应不同的快闪记忆体上,得到的效能表现也会有所差异。

现行的高阶固态硬碟介绍产品,几乎可说是SanForce、Marvell、Indilinx三强的天下,而其所采用的Flash memory也会有所不同,要说是Intel的快闪记忆体比较快吗?其实也不尽然,主要是看控制器厂商与该快闪记忆体的配合度,而使用相同组合的硬体,效能差异通常不会太大,这种时候消费者对供应商品牌与售后服务的表现,将是这些SSD是否可以持续得到消费者青睐的另一关键。

什么是Toggle?什么是ONFI?

一如我们人与人之间的沟通,今天我在这里打的是中文,而读者们可以从文字中得知我所表达的意思,我们可以简单的把“中文”与“这个网站”,它们规类为沟通的“协定”与“介面”。

一样的道理,在这些SSD控制器与Flash memory之间,一样有所谓的传输介面与通讯标准。而所谓的Toggle和ONFI,在逻辑上是极为类似的,皆是指当控制器传来讯号,Flash memory可以对应在讯号波段的上缘与下缘皆可以接收控制器读写的动作指令来执行。这种概念和DDR〈Double Data Rate〉记忆体十分相似,让控制器与Flash memory 之间的传输频宽可以达到以往两倍的效果,而实际的频率不用太高,如200MT/s的传输次数,只要100MHz的频率即可。也意味着支援这些介面的控制器与Flash memory,可以组合出一颗速度逼近两倍快的SSD。两者关键的差异,只在于提出的阵营不同─Toggle Mode是Samsung与Toshiba阵营提出的介面模式,而ONFI的全名是Open NAND Flash Interface,提出组织包括有Intel、Micron、Phison、SanDisk、Hynix、Sony,以及Spansion,写到这里,相信大家稍微可以理解Flash memory阵营体系的重要性,虽然这些控制器厂商中不乏两边通吃的高手,但不同零件介面的组合对工程师来说,其实并不是相同的两件事,其发生的效能差异往往还是在于双方合作的成功度。

目前在ONFI 3.1以及Toggle 2.0的规范中,这些Flash memory都已经可以支援400MT/s的传输频率,若以八颗Flash晶片为一个记忆体组织,这些介面其实对现有的传输频宽早已是撮撮有余,只等Flash memory自身的读写速度再跟进而已。

控制器与效能的选择固然重要,但这同时也挑战着供应商对品牌经营的理念,以及产品品质要求的比较。但Flash Memory先天就是一个有使用寿命的零件,如何选择与应用,以及同步和非同步Flash memory的应用,其实还有进一步的学问可以探索。

SLC和MLC的新认知

看到这个标题,也许诸君会觉得这个讲到烂的东西还有什么好提的呢?其实从2011年开始,这已经成为值得大家观注的新议题,我们接下来就要从制程与应用这两个角度,来和大家分享一下。虽然时间点有点晚,但相信对大家看完后,对未来如何判断固态硬碟的零件好坏,会有全然不同的认知。

所谓的SLC〈Single-Level Cell〉与MLC〈Multi-Level Cell〉是指快闪记忆体的资料记录的形式与层次的不同。在SLC的资料读写中,每个Cell的资料其实就是最单纯的0与1的资料储存模式。这有两个重要的好处:一是读写资料时的延迟几乎可以无视、耐用性高,可以长时间支援资料的读写,二是电力的消耗低,可以支援行动应用与小型系统的安装应用。但它也有致命的缺点,也就是在相同的空间大小下,SLC能达到的容量大小也相对有限,即使以最新的制程来制作,SLC的单位容量成本似乎还是不足以符合一般系统应用的需求。

MLC则是把Cell的空间分成四层,每一层可以写入2位元的资料,并以每个Cell内的电子数来判定资料的内容。而控制器透过电压的控制,在每个Cell里面进行资料的读、写与抹写动作。如此一来,同样的空间下,MLC逻辑上可以比SLC的容量再提高8倍,也真的造就了现在市面上诸多的快闪记忆体应用。但它也同时引生出的问题有两个,一是Flash memory的资料读写是控制器透过电压,让一定数量的电子穿过浮动匣极膜〈Floating Gate〉后,进行资料的抹写。在这种一块当四块用,加上还要作八倍的工作量,寿命会减短似乎已经是天命,更不要说TLC〈3-bit-per-cell了〉。

再者,控制器在读写这些资料时,每一层所需要花的辩识延迟也很可观,一般SLC的读取延迟大约是10ns,MLC的平均值就大约需要到44ns左右,写入时更是要将近400ns,比SLC多出将近3倍的时间,是以效率与耐用性的差异常让许多玩家维持观望。不幸的是,寿命不长的问题可能会因为制程的精进而更严重,主因也是在于浮动匣极膜的微化,以及Cell内部材质实际体积的缩小,这也是有待材料科技的进步来解决。

当然啦,工程师们仍提出了一些方案来解决这样的问题,其中就硬体来说,最著名的方案便是eMLC〈Enterprise MLC〉与MLC-SLC mode这两个名词。我们从MLC-SLC mode来开始和大家说明;简而言之,标准的MLC是每个Cell以四层为单位进行资料的储存,而MLC的SLC mode则是把这四层的空间改为两层来应用,也就是每个Cell只有两个记录2bit资料的空间,如此一来,资料读写时的延迟可以明显缩短,耐用性也能有显著的提升。但有一好没两好,储存资料的层数少了一半,可以使用的容量自然也只有原本的1/2,换言之,如果本来是颗128GB容量的储存装置,也就直接腰斩成64GB,这是一种以空间换取时间的战术,它也确实提供了更可靠安心的选择。

至于什么是eMLC?有人说是经过特殊设计,千锤百炼,过得了十八铜人阵的高水准MLC,也有人说其实就是MLC-SLC mode的商品化称呼。两者常常混淆,如何解之?其实可以从产品的耐用次数来判断,一般的产品再怎么严格的品管,耐用性的差异毕竟有限,一般MLC每个Cell的平均抹写次数大约都维持在3000次左右,品质好一点或是制程较旧可以定为5000,报高到8,000左右的十之八九都是MLC-SLC mode,至于真正的SLC款,相信您看到它的价钱也会先想想该不该买下去。不管是哪一种方案,其实都不会有完美的答案,但在这里也为苦思解决方案的先趋至上敬意,他们的努力,的确提供了更多的可行方案与巧思。
 

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