SSD固态硬盘应用发展趋势

不同尺寸设计的SSD模块。SanDisk

前言：固态硬盘SSD刚推出时，即被业界视为将取代硬盘机HD，成为电脑的次时代储存装置。有别于硬盘是采磁性技术进行数据储存，整体采大量机械结构运行，反观SSD为利用半导体技术，将数据储存在 NAND Flash快闪存储器里，技术上具备低功耗、小体积、耐摔/抗震...等技术优势，整体特性更适合应用于笔记本电脑、可携式电子产品中应用...

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SSD(Solid State Drive)有别于HDD(Hard Disk Drive；HDD)，技术上前者是采取半导体的制程技术，去改善传统HDD因为采磁性原理于碟盘上循序读写的技术限制，不仅没有HDD的机械结构、磁盘转速等限制，但实际上采半导体读写让SSD在数据读取、写入具备更优异的随机读写效能，这部份一直是SSD效能胜过HDD的技术关键。

SSD 2010年容量将呈倍数成长

然而，SSD在整体的储存容量、元件耐用性...等性能表现，目前与HDD仍有段差距，成本较高也是其待突破的限制，就连操作系统对SSD的支持现况，仍有待技术持续提升，目前SSD也仅在重视轻量的高端机种，有较显着的预装数量，另在低价笔记本电脑所使用的SSD，虽然在SSD应用也属多数，但此类产品多着重成本压缩要求，效能反而不是重点。

在NAND Flash制程不断微缩，SSD相关厂商在技术方面，持续改进，让SSD在成本与效能双方面要求均有长足进展，这也使SSD于2010年，预估对NB渗透率逐年攀升。此外，SSD模块化产品均朝向大容量规格(目前主流规格为128GB)趋势下，预估2010~2011年SSD容量将以每年攀升1倍快速成长。

采DRAM打造SSD应用

虽然主流SSD大多透过NAND Flash架构，加上整体出货攀升有助于压低NAND Flash元件的采购成本，而用于SSD的NAND Flash，观察全球NAND Flash使用趋势，也将使SSD在全球NAND Flash总用量不断向上提升，有助于压低每GB的单位购买成本，让SSD与HDD的成本差距持续缩小。

但毕竟SSD的模块单价，与同价位的HDD相较，若不评估效能差异、重量、功耗等因素，HDD在相同购置成本可较SSD获得近5倍的储存容量，模块市场也开始朝向另一种思考逻辑推出SSD产品。例如，同样拥有SSD的耐震、耐摔特性，但NAND Flash却改用DRAM重新架构，这类产品也如同雨后春笋不断推出。

消费性与企业用途SSD发展分道扬镳

当NAND Flash随SSD需求挹注，让价格不断向下修正的同时，SSD控制芯片的技术也不断提升，在现有NAND Flash技术下尝试将Flash的效能与耐用度提升至极限，而消费性的产品在单位成本的要求前提下，多采更具性/价比的MLC(Multi- Level-Cell)型产品架构，而企业用途在耐用、稳定要求前提下，则多半应用成本较高的SLC(Single-Level-Cell)型产品，成为目前SSD市场的两大应用范畴。

而NAND Flash为采电子式读写、储存的应用架构，完全无机械结构与装置，在重量可减至硬盘十分之一，虽然存取寿命仍有其限制，但在SLC结构的NAND Flash具至少十万次存取次数，相对于MLC结构，SLC均有近三倍的读写效能差距，唯独成本也是居高不下，目前多为服务器或是专业商用应用，而消费性应用多采具大容量的MLC架构，搭配控制芯片的平均读写技术(Wear Leveling)改善MLC的寿命问题。

SSD省电效益有限

但光就硬件角度观察SSD，其实其架构与读写原理，看似少了机械结构可在操作功耗大量降低，但实务针对主流SSD模块进行测试，结果却不是如此，SSD在功耗的表现上仍有改善空间。以快闪存储器为架构基础的SSD，元件功耗会比DRAM小许多，SSD模块功耗普遍在1~3w左右，观察目前主流7,200rpm转速的2.5寸硬盘机，若是5V/0.45A的运作功耗换算，仅消耗2W上下的能源，SSD经实测比较也非据绝对省电优势。

而实际应用中，部份SSD模块仍有省电效益不如预期的现象。观察主要原因在于，虽然SSD在元件功率与传统硬盘相较略小，SSD毕竟发展过程未如HDD具备大量开发经验与相关节能技术辅助，使多数采公版设计或是类似控制芯片与相近NAND Flash元件架构的SSD模块产品，大多于产品待机、节能与省电方面出现不同的限制，影响整体的省电效益表现。

SSD耐震、低发热、效能优势 仍值得重视

虽说SSD省电表现并不亮眼，但是SSD最大的优势就在减省了马达与碟片这类机械结构，这也让SSD在运作过程所产生的废热，要比HDD来得低许多，也因此，应用SSD的场合就可避免需透过风扇这类主动散热机制来强制气冷，让桌上型电脑或笔记本电脑应用场合，可减省主动散热机制的功耗，或附加得到更安静的运作效益。

另在系统导入SSD的一大优势，也是其对于整体系统读写效能提升的效益相当明显。以目前的电脑系统应用观察，开机过程需由磁碟读取大量开机文件，以微软的Windows XP、Vista等虽未针对SSD进行最佳化，在系统加载的传输效能可达35~40MB/s，虽然表现并未大幅胜出，但实际上已可提升开机效能甚多。若采Linux平台搭配EXT4档案系统，采主流SSD进行测试，也可达到10~15秒即可开机进入图形化桌面。

SSD控制IC为整体效能关键

在SSD模块中，成本比重最高的应属Nand Flash，而控制也是SSD的关键零组件。SSD控制芯片在效能表现是很重要的环节，因为控制芯片将可决定平均读写的效能，若要求提升NAND Flash的使用寿命，将让Wear Leveling演算负荷增加，使得读写效能受到影响，但若一昧追求效能而减低Wear Leveling效用，又会对整体耐用度大受影响，如何权衡成为各家控制IC大厂的关键技术。而不同NAND Flash的元件特性，即便是同厂推出的产品，都必须针对元件特性进行读写最佳化调整，此也是控制IC扮演的关键角色。