SLC、MLC固态储存满足工控设计要求

单板电脑设计方案，可以利用SATA或IDE界面之SSD，强化整体嵌入式系统设计方案的耐用度与功耗表现。micputer

SSD具备高耐震、较宽工作温度区间、低功耗...等优势，一直受运行环境较严苛的工业控制应用所青睐，但作为工控应用储存子系统，早期碍于成本要求，设计方案大多采行低容量的DOM或CF、SD储存卡来建构储存子系统，但因应如需预载高清影音素材的数码看板、Kiosk应用，单板电脑、工控电脑方案就必须考量更大的储存容量，致使高容量SSD的需求渐增...

SSD（solid-state drive）储存零组件，由于是采行非机械式的电子读写机制，让整体元件模块的特性可以达到更高的抗震特性，加上集成电路的制程技术持续改善，也让SSD的读写特性持续优化。而SSD的特性表现，正好迎合了工控电脑所需的强固表现要求，因为设备终端可能要面对高温、高湿、高落尘与高震动的运行设置空间，一般采取机械式读写的硬式磁碟机若用于工控系统整合，原有工控单板电脑设备的高可靠度，可能会因为储存子系统的特性限制而受到影响。

PC/NB固态硬盘用量增 驱动SSD单位成本持续压低

早期SDD储存子系统较大的问题是Flash Memory的成本过高，但SSD的单位价格正在持续压缩，原有SSD的单位价格约30~50 USD/GByte，但目前工业用SSD的单位成本约5~10 USD /GByte，单位成本正越来越低，尤其是NAND Flash Memory的制程从60nm持续微缩至20nm水准，这可让单位NAND Flash Memory可提供的储存容量暴增数倍，即便目前HDD的单位成本极低，但若从产品的耐用度与嵌入式应用需求检视，导入SSD大容量储存子系统，对建构嵌入式应用环境更具使用优势。

也正因为半导体技术的持续精进，SSD与DOM的产品差异渐渐凸显，原有工业用电脑所需要的SSD产品，在单位储存容量的持续最佳化，使SSD在工业领域的应用状况逐渐打开，成为目前在工控自动化方案里相当热门的储存应用方案。尤其是早期工控解决方案已经大量导入小容量的CF卡小型储存方案与SD卡应用方案，在工控应用产品中已导入多年，证明Flash Memory用于工控应用严苛环境的储存优势，而SSD大容量储存应用方案正补强了CF/SD甚至DOM储存子系统所无法突破的超大容量应用需求。

全电子式抹？写机制 SSD的耐震表现亮眼

SSD一般是由印刷电路板、Flash Memory控制IC、韧体子系统、Flash Memory（通常使用具性价比之NAND快闪存储器），与搭配快取（缓冲）存储器搭配加速Flash Memory的读写效能表现，而对于工控应用需求所特制的SSD并未着眼于更高读写效能，反而是针对各SSD关键元件的料件寿命与稳定性表现做进一步强化，以满足工业应用中较严苛的设置环境需求，所需要的储存子系统应用目的。

观察SSD储存子系统，由于整个硬件架构全数采电子信号运行，没有任何一处需要机械式的读写结构，与HDD由磁性碟片、马达、读取臂组构的传统大容量储存子系统不同，加上SSD完全没有任何一处活动零组件，SSD的设计可以更弹性使用机构空间，而不用受限于传统硬式磁碟机的方形具一定厚度的结构造型。而现今SSD之所以会延续HDD的标准外观构型设计，多半是为了提供储存子系统更方便的升级架构支持，但也有越来越多特殊应用的SSD不再拘泥传统标准兼容硬盘的构型设计，而是使用更小、更轻盈的SSD设计方案。

若与常规HDD进行特性比较，SSD的运行无噪音，基本上读写状态更为可靠，同时受益于电子式读写架构，SSD另有高效能、高耐撞击、更高的震动抵御能力，而若就寿命比较，传统硬式磁碟的使用年限约数年，SSD可以搭配韧体强化，可让装置的使用寿命突破10~15年。

SSD持续有新技术推出 但仍以MLC、SLC较适合工控应用

目前SSD主要有TLC、MLC（Multi-Level Cell）与SLC（Single-Level Cell）三种Flash Memory设计架构，由于不同的SSD架构在成本、寿命与产品特性有极显着的差异，早期SSD单价较高，主要是初期Flash Memory在一个记忆单元（Cell）仅能储存1bit数据的SLC较为成熟、寿命表现也较好，但SLC的问题即成本较高，单位容量成本居高不下。

而MLC则是可以在一个记忆单元可储放2bit数据，MLC在单位记忆单元可以储存更多数据，在相同的集成电路面积可以达到较SLC更多的储存容量。另目前技术越来越成熟的TLC架构，则可以在单一记忆单元则可储放3bit数据，等于单位可使用的集成电路效益较SLC多三倍。

若以单一Cell的抹？写次数观察，SLC的可抹？写次数可以说是最高的Flash Memory架构，以5X nm与3X nm制程来看，SLC均可维持100,000次抹？写元件耐用度，而MLC在5X nm可以达10,000次抹？写、3X nm可达5,000抹？写、2X nm最新制程，MLC则会牺牲少许抹？写耐用度，达3,000次写入水准。至于TLC在5X nm制程可以达2,500次抹？写、3X nm可达1,500左右抹？写，至于2X nm制程单一Cell可承受之抹？写次数就更低了。

若以现有的量产技术评估，SLC、MLC与TLC在MTBF（Mean time between failures）平均故障间隔时间的寿命表现约40:4:1，而在Flash Memory所使用的制程更先进，则可承受的写入次数也会随之递减，即便SLC的寿命、重复抹写的单一Cell耐用度较MLC、TLC高，但单位成本也是三者最高的一款Flash Memory架构，对于嵌入式系统的初期投入成本会使储存子系统成本过高，且可用的容量亦相对较小，影响其实用性。

MLC性价比值高 搭配先进技术可达近似SLC特性

若以单位价格、元件耐用度与实用价值评估，目前对嵌入式系统应用较具实用价值的Flash Memory架构方案，仍以MLC制成之SSD产品特性为佳，在耐用度、储存系统的稳定度与单位成本，加上生产与开发技术目前也相对较成熟，对于大容量应用来说是相对实用的储存方案选择。但MLC的SSD储存子系统，由于平均寿命、读写速度略逊于SLC，MLC的SSD储存系统方案大多可用于如户外电子看板、需预储大量影音内容之Kiosk设计方案，这类应用对于系统稳定度要求较没有生产应用之工控系统高。

至于对工控电脑之系统反应速度要求较高，则必须选用SLC架构产品，虽然整体储存容量可能略逊于MLC，料件成本更高，但更值得信赖的运行稳定性与寿命表现，亦可因应需要高速反应、高稳定性要求的嵌入式系统应用。

但MLC应用方案也并非如此不济，新一代的控制IC搭配最佳化的应用韧体，再搭配快取存储器进行数据缓冲，可以进一步减少对Flash Memory频繁抹？写的操作状态，透过快取存储器的管理与暂存，一方面可以加速SSD的性能表现，另一方面也可以利用次级存储器的暂存与管理，对Flash Memory储存集合进行最佳化的写入程序，避免针对单一储存区块的过度抹？写，而导致SSD的Flash Memory提早出现区块记忆空间的损坏问题。

而MLC在快取存储器的缓冲处理技术加持，搭配更有效率的平均抹写技术整合，可以让原先特性逊于SLC的MLC技术方案，得以达到近似SLC的产品特性表现、同时确保有MLC的大容量与高单位容量价格比产品优势。