SSD应用趋势与发展关键

采USB界面设计的2GB SSD。pqi

前言：随着SSD固态硬盘(Solid State Drive)的关键零组件NAND Flash不断试探成本底限，SSD装置在成本上已逐渐趋近消费者可接受的范围，目前主流容量落在64GB等级，而在专业市场的应用中，例如，服务器、工业用电脑…等，SSD仍具不可撼动的应用优势，观察目前的SSD技术发展趋势，大容量与高速化再加上导入效能表现更佳的SSD控制器，持续挑战存储媒体的效能极限，仍是SSD在主流应用市场上不断被边缘化的环境下，积极窜出抢攻市场的竞争关键。

本文：
SSD基于架构与原理上的差异，在装置的应用表现可大幅改善传统大容量存储需求所仰赖的硬盘技术，例如，随机读写所耗时间因为采集成电路的架构，透过SATA 2传输界面采256KB的数据区块进行随机读取(Random Uncached Read)效能测试，可轻松达到90~100MB/Sec，若是同样的条件进行随机写入(Random Uncached Write)，也至少有35~40MB/Sec的表现，相较5,400rpm采SATA 2的硬盘进行对比，其表现不管是随机读或写，测试结果都落在20MB/Sec上下，两者效能差异最高可达5倍水准。

节能、环保效益为应用优势

再来观察PC或NB的实际装载效益，SSD的节能表现也相当突出，例如，SSD的运作温度较低，整机系统尤其是机壳内空间相对较小的Notebook，其散热条件相对较差，SSD的发热量较低反而是相对较合适的装载条件。另在笔记本电脑应用中，原本需针对HDD发热问题
所进行的机构改善或加强散热风扇散热机制，都可因装载SSD而得到简化设计与压低成本…等多重效益。

在环保效益部份，SSD亦具备极佳的优势，例如，主要采用的笔记本电脑平台，在SSD无大量耗电的机械运作能源消耗条件下，电池采用量也可因此相对减少。市场研究机构iSuppli曾针对SSD节能也提出其研究观察，快闪存储器架构的SSD若用于笔记本电脑，与采传统硬盘架构的笔记本电脑进行比较，SSD搭配4 cell的锂电池的电力表现，则相当于采6 Cell的传统硬盘笔记本电脑架构，若假设2013全球笔记本电脑出货达2.5亿台，这些电脑都换上SSD并搭配4 Cell电池，则可让全球笔记本电脑少用了8,000个电池芯，SSD带来的环保效益相当明显。

效能与耐用度疑虑 仍是消费市场采行SSD关键

SSD相较于价格与容量，虽仍不敌HDD的低成本优势，(目前市售500GB HDD仅不到100美元)，两者仍有不小的成本差距，但综合效能、省电、稳定…等多项优势考量，选用SSD的C/P值并不会逊于HDD。先前提出的效能比较数据，为一般入门级SSD装置的效能表现水准，目前主流规格在搭配新型控制芯片与强化数据快取架构，写入速度已有170~200MB/Sec以上表现，搭配Wear Leveling技术，装置亦具备200万MTBF水准上下，应足以消弭使用者对于低价MLC(Multi Level Cell)的大容量SSD应用疑虑。目前市售SSD主流容量，也从64GB~256GB不等，64GB容量市场价格落在148美元，而128GB单价在270美元上下。

由于消费性市场的进入关键，仍在「价格」考量为多，因此目前市面上的SSD产品仍是较具容量、成本优势的MLC型 NAND Flash产品，而MLC基于物理限制，很明显会随着制程微缩导致产品稳定度与耐用度表现下滑，SSD业者在追求低成本与高容量的同时，也发展各式技术加以改善。例如，透过控制IC核心支持能力进行修正，例如，针对故障区块管理(Bad Block Management；BBM)或针对MLC元件特性，采最佳化的平均抹写(Wear Leveling)、错误侦测&修正(Error Checking and Correcting；ECC)…等支持性技术改善装置的效能表现。

从里到外的元件技术升级

SSD的装置效能瓶颈，可以从外部传输界面、Flash芯片与控制芯片与Flash芯片本身的效能观察，针对外部的传输瓶颈限制，目前已有业者积极发展控制IC的关键技术，例如，采取SATA架构(Serial Advanced Technology Attachment)传输界面设计，而控制芯片所应用的为控制器，也会朝32bit处理器架构进行架构上的升级，或采取搭配外部更高速的存储器(例如DRAM、SRAM)，进行数据读写的快取(Cache)应用…等，提升SSD自外部传输与内部连结的管控与效能实力。

在发展SSD的关键，仍落在NAND Flash芯片技术，目前英特尔已出货采34nm (3bit-per-cell)的NAND快闪存储器，也计划年底推出采25~30nm制程的NAND元件。在Flash芯片方面，多位元(multi-bit)技术仍为NAND Flash的热门话题，目前将以x3(3-bit-per-cell)与x4(4-bit-per-cell)技术逐渐取代目前应用较成熟的2-bit-per-cell，多位元技术将逐渐发展为主流应用。而一般SSD架构为采控制器搭配raw NAND芯片的方式整合，但随着高容量与小空间的需求不断增加，模块厂对NAND特性掌握程度与制造厂仍有段差距，未来的发展趋势会逐渐朝整合控制芯片的方式制作，再进一步提升SSD的表现性能。

SSD的非技术发展关键

导入SSD的关键除了SSD本身的应用条件改善外，外部的支持与辅助也是一大关键。例如，配套软件与操作系统的支持能力就相当重要，在微软的部份，就在即将推出的Windows 7针对SSD特性追加多项最佳化设计，例如针对SSD专用的磁碟重组软件，可在耐用度与效能进行最佳化设定，而Apple的Mac OS，在早期MacBook Air导入SSD装载应用时，在Mac OS 10.5对于SSD的最佳化幅度有限，在新版10.6的Snow Leopard在改换64位元系统升级外，也针对SSD进行部份功能最佳化，亦有助提升SSD运作的效益与效能。