IoT物联网刺激SSD应用增加

基于NVMe采不同界面设计的SSD产品。Western Digital

物联网应用在业者积极推动与投放应用端点后，相关应用逐步成形，因应物联网终端仍须扮演驱动连线或是终端传感或数据预处理角色，也使得在IoT终端仍需布建稳定与具高可靠度的储存媒体，在众储存方案选项中，SSD高效能、高容量与低功耗特性，也让SSD应用逐步渗透至工控与IoT重点应用方案中。

用于工厂自动化或智能化的IoT终端，大多会透过搭载的各式传感器，进行环境参数、制程数据搜集与撷取，再经由IoT运算能力为数据进行初步处理，透过系统汇集各数据端点形成大数据分析的重要数据来源。

然而，这些数据量巨大且实时产出、传送，IoT终端本身为了降低成本，一般会用上效能表现一般的嵌入式处理核心，但对于撷取数据的录入、初步分析或运算、提取转存等动作，驱动网络传送就会极大考验储存单元本身的效能与功耗表现。

IoT与嵌入式工控设备  SSD用量越来越多

尤其是生产现场或是交通设施的IoT设备，不仅大数据产出数据多变且来源复杂，存取速度要求快，对于所储存的数据正确性要求极高，加上装设IoT终端的环境多半较为恶劣，让机械式硬盘装置的实用性受到极大考验，反而在消费性电子市场逐渐站稳脚跟的SSD储存装置逐步，也成为IoT设备的储存方案首选。

但实际的设备与存储应用场域，商用市场与工业用或IoT部署应用条件本来就有极大不同，商用SSD基本上无法满足IoT设备的需求，除结构上的需求差异外，工业应用或嵌入式运算环境用途中，对数据正确性要求更高，同时又需要满足大量部署的成本要求，部署后需能因应多达数年的长时间低功耗运作，考量的层面远比商用SSD更加复杂。

Kiosk、ATM等嵌入式自助机  使用SSD单位容量非首要要求

若从商业用途的嵌入式平台观察，例如常见的Kiosk自助服务机、Pos机、ATM终端设备等，应用用途可能是自动化售票、信用卡金流、自动化存／提款等，系统运行过程不仅需要存取用户个资，甚至还需要经由用户操作完成资金移转、帐务数据抛转等程序，此类装置通常需要常年不间断运作使用且长时间仅运行单一任务，基本上其端点的单机储存数据量就不会太大，多数数据也不会在终端设备上留下快取纪录，帐务金流数据会以线上异动机房中数据库的数据，而不会留存在终端设备中。

这类设备需求仅需要低容量作为操作系统预载，或是预留部分数据处理暂存数据，可能仅需小容量对速度效能要求中上便可，对于这类用途，储存市场有开发采用2通道DRAM-Less的SSD控制器，控制器结构本身单纯自然成本就能更加压缩，同时稳定性也能获得提升，主要存储单元为此使用具成本效益的3D NAND搭配组构整个SSD储存模块。

为了进一步优化储存效益，甚至可以透过韧体优化存取行为，例如在一般数据写入时透过韧体进行数据实时压缩处理，借此缩减实际3D NAND存储单元的需求量，而当提取SSD内部数据时，也透过控制器韧体进行实时解压缩或进阶处理。

虽然这些程序透过操作系统层级也能做得到，但先前提过在减轻嵌入式系统的运算负荷下，能由控制器韧体完成的压缩／解压缩程序，也能为提升系统反应与稳定性达到优化效用。

IoT存储设备  产品生命周期要求高

另一种作法为针对需高速运行的IoT终端或商用终端设备，储存单元除要求产品生命周期需较一般商用SSD更长外，SSD本身的运作环境温度要求范围要更广、稳定性要求更高，这类提升效能要求的SSD多半可以透过控制器内建多个运作核心，透过多核处理器优势提升SSD本身的读／写效能，多核控制器也能让SSD可以因应多用户、或大量传感器数据来源撷取数据录入的多路频繁写入应用情境，满足高性能IoT应用的储存单元应用要求。

而在扩展SSD单位储存容量要求方面，或许可以使用3D NAND Flash高密度、多层堆叠，来换取单位体积下更高的SSD存储容量提升，甚至大量高密度堆叠也能让SSD在单位储存成本的表现更加凸显，但实际上也会因为储存模块因为堆叠层数增加、致使SSD储存芯片结构趋向立体构型，将导致单位Block的Page数增加。

为改善SSD因应随机写入必须进行的数据碎片化的整好改善程序，也会因此让系统花更多时间进行Garbage Collection Function程序，一般会于NAND控制器的韧体进行Garbage Collection Function的处理优化，借此改善SSD读／写体验的延迟问题，提供低延迟(Lower Latency)的读写机制，让SSD更能因应大量频繁的随机写入亦可维持高效能体验。

监控应用SSD  控制器韧体ECC提升数据正确性表现

另一种常见应用在如监控系统终端，这类结合智能监控应用的IoT端点，对于储存SSD的要求，反而需要高性价比的高容量要求，此外对其存储数据的正确性也有极高要求，这类用途即需要借助3D NAND Flash高容量特性建构SSD储存单元，再搭配附加高端错误自动校正的ECC读写控制芯片，提升储存模块的数据正确性。

考量SSD存储单元架构差异与使用3D NAND Flash高容量特性外，其实另一个需要考量的重点即在SSD模块使用的传输界面特性。目前SSD主流传输界面，仍延续自商用SSD的SATA界面为主，SATA用于SSD存储模块来说，具备单一组I/O的6Gbit/s存取效能，若要有效提升扩展读／写效率，就必须选用更高端的界面传输方案，例如可应用PCI-e界面方案的新界面方案进行整合。

一般来说PCI-e方案下提供的数据传输条件，可以透过增加多个平行通道倍数扩展数据传输效能，若用一组PCI-e Gen3(8Gbps)的×4 Lane通道为例子，基本上可以大幅突破SATA界面的传输极限，读／写SSD的效能会有极大化的改善效益。

但须注意的是，即便能透过采行高速汇流排的PCI-e方案快速获得提升读／写效能的巨幅改善，实际上高频化读写运作下，也会导致SSD本身模块的发热量激增，对于IoT应用可能就必须花更多心思或成本在改善终端的发热与功耗问题，一般也可以透过SSD控制器设置温控调频设计，当SSD达到设定的警戒高温，便可以透过调整SSD模块的运作时脉减低运作温度，尤其在无风扇设计的IoT应用终端方案中，能因应高温调整模块运行状态可达到更好的设备运作条件。

即便目前商用SSD多半仍以SATA界面为主流，但实际上性能与应用弹性更高、基于PCI-e汇流排方案的新界面如M.2、U.2等，都有可能继SATA界面后成为后起之秀，业界预估PCI-e界面搭配高容量3D NAND方案，将会成为未来应用主流。