IBM 305 RAMAC機(jī)械硬盤

自1956年IBM發(fā)布了全球首款5MB HDD以來，存儲(chǔ)容量提升了成千上萬倍，磁存儲(chǔ)一直占據(jù)著存儲(chǔ)市場的統(tǒng)治地位，而SSD在上世紀(jì)七十年代問世后，飽受價(jià)格昂貴、性能低下而折磨未能有所作為，直到1989年全球才出現(xiàn)了首款SSD產(chǎn)品，不過其過高的成本絕對(duì)使其只能在醫(yī)療、軍用市場。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著晶體管工藝的提升，SSD市場迎來了小范圍的民用推廣，而隨著工藝的進(jìn)步，SSD的速率也得到了極大的提升，在與HDD的對(duì)抗中出現(xiàn)了全面的勝利，而1美元/GB的鴻溝似乎也將被跨越，SSD大有取代HDD，在未來成為市場的中堅(jiān)產(chǎn)品。

不過來自微軟最新的研究報(bào)告顯示SSD可能并不會(huì)在與HDD的對(duì)抗中獲勝，因?yàn)殡S著工藝的提升和存儲(chǔ)密度的提升，SSD的出錯(cuò)率將會(huì)得到大幅攀升，容量和速率將會(huì)出現(xiàn)雙重瓶頸，HDD將重新回到存儲(chǔ)市場的主力。

主控+NAND SSD存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)全面分析

好了現(xiàn)在就回到正題來介紹下SSD的一些基本知識(shí)，眾所周知SSD由NAND控制器和NAND Flash閃存組成，內(nèi)部采用了陣列存儲(chǔ)，即多通道系統(tǒng)。

NAND控制器目前已經(jīng)全面邁入SATA 6Gbps時(shí)代，目前市售的SATA 6Gbps方案主要包括Marvell的88SS9174、SandForce SF-2281、三星的S4LJ204X01，另外被OCZ收購的Indilinx也擁有Indilinx Everest主控，而JMicron JMF66X主控也出現(xiàn)在一些低端SATA 6Gbps SSD上。

由于市場目前已經(jīng)全面進(jìn)入到SATA 6Gbps時(shí)代，SATA 3Gbps SSD價(jià)格并沒有多大的優(yōu)勢，畢竟SSD的成本主要來自NAND Flash顆粒，使得更新?lián)Q代速度要比傳統(tǒng)HDD快上不少。

目前還在銷售的SATA 3Gbps SSD主控方案主要有Intel PC29AS21BA0、東芝T6UG1XBG以及少許的SandForce SF-1222。

NAND存儲(chǔ)接口：Intel、鎂光締造ONFI規(guī)范

在NAND Flash閃存方面目前主要包含兩大陣營：以Intel、鎂光為首的ONFI(Open NAND Flash Interface)和東芝、三星組成的Toggle DDR聯(lián)盟。

ONFI從2006年底建立以來，致力于規(guī)范NAND閃存和NAND控制器之間的傳輸樞紐，初期ONFI 1.0傳輸帶寬為50Mbps，基本可以滿足SATA 3Gbps的傳輸需求。

而在2008年ONFI 2.0正式發(fā)布，帶寬提升到133Mbps，支持DDR雙倍數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，另外ONFI 1.0的異步傳輸也升級(jí)為同步時(shí)鐘控制，而隨著工藝的提升SSD的錯(cuò)誤率并沒有得到下降，相對(duì)卻出現(xiàn)了增加，隨后新的ONFI 2.3則將ECC矯正由NAND主控芯片管理移植到NAND Flash內(nèi)部。有效的提高了主控的效率。

Intel ONFI NAND Flash閃存

不過ONFI革命性變化要數(shù)去年三月份發(fā)布的ONFI 3.0規(guī)范，帶寬全面提升到400Mbps，攀升了三倍，另外ONFI 3.0的一個(gè)重大改革就是對(duì)針腳進(jìn)行了優(yōu)化，更少的引腳使得PCB的設(shè)計(jì)難度大幅降低。

NAND存儲(chǔ)接口：東芝、三星聯(lián)姻Toggle DDR

東芝、三星組成的Toggle DDR聯(lián)盟自2007年組建以來，致力于發(fā)布自己的NAND閃存接口，不過由于早期SSD并沒有得到大力推廣，Toggle DDR 1.0 NAND Flash閃存接口一直到2010年才正式量產(chǎn)。

Toggle DDR 1.0傳輸帶寬為133Mbps，同樣采用了DDR雙倍數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，不過依然采用了異步設(shè)計(jì)，雖然制約了一定的性能發(fā)揮，不過在功耗控制及使用壽命上表現(xiàn)還算不錯(cuò)。

Toggle DDR 2.0規(guī)范發(fā)布后不到一年，2011年5月份三星發(fā)布了首顆容量高達(dá)64Gb MLC(multi-level cell) NAND，而傳輸帶寬提升了3倍達(dá)到了400Mbps。

成本優(yōu)先 SLC/MLC/TLC NAND閃存全面介紹

而在NAND閃存方面，受到成本、速率和容量的綜合因素考慮，目前市場上主要包括三大類NAND Flash閃存，分別為SLC、MLC和TLC，它們的價(jià)格呈階梯形式，TLC價(jià)格甚至直逼0.5美元/GB。

SLC(Single-Level Cell)NAND采用了單層設(shè)計(jì)，單個(gè)Cell同一時(shí)間只能存儲(chǔ)1個(gè)bit的數(shù)據(jù)，由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的簡單，具有存儲(chǔ)速率快、壽命長的特點(diǎn)，平均壽命大約為 10萬次，不過產(chǎn)品的容量和成本較高，主要應(yīng)用在性能級(jí)的企業(yè)SSD上，另外在一些高端優(yōu)盤上也可以見到它。

采用SLC NAND的ORICO UE3優(yōu)盤讀寫達(dá)160MB/s

MLC(Multi-Level Cell)NAND則為雙層設(shè)計(jì)，單個(gè)Cell同一時(shí)間只能存儲(chǔ)2個(gè)bit的數(shù)據(jù)，成本、速率和容量得到了非常好的平衡，目前單顆容量已經(jīng)高達(dá)128Gb(16GB)，不過產(chǎn)品的使用壽命大約只有10000次。

大容量PCI-E SSD也會(huì)采用采用MLC NAND閃存

TLC(Trinary-Level Cell)則基本是從成本考慮的，采用了三層設(shè)計(jì)，單個(gè)Cell同一時(shí)間只能存儲(chǔ)3個(gè)bit的數(shù)據(jù)，壽命非常有限，大約只能擦除500次。

SATA 6Gbps主控：SandForce SF-2281

SandForce SF-2281是一款目前廣泛應(yīng)用在主流SATA 6Gbps SSD市場的主控芯片，作為SF-1222的升級(jí)版本，SandForce SF-2281在SATA 6Gbps市場表現(xiàn)出驚人的持續(xù)速寫速度，持續(xù)讀寫分別達(dá)到了550MB/s和500MB/s，已經(jīng)接近SATA 6Gbps的極限。

SandForce SF-2281除了支持windows7的Trim功能外，還提供了NCQ隊(duì)列支持，另外SandForce獨(dú)有的DuraWrite壓縮算法可以顯著提高SSD的讀寫速度，同時(shí)增長了SSD的使用壽命。

SandForce SF-2281目前的產(chǎn)品包括OCZ Vertex 3/Agility 3、Solid 3系列SSD、Intel最新發(fā)布的SSD 520、海盜船F(xiàn)orce GT系列SSD、威剛S511系列SSD、金士頓HyperX系列SSD以及影馳Laser EX/GT系列SSD等等。

SATA 6Gbps主控：Marvell 88SS9174

Marvell 88SS9174是市面上出現(xiàn)的首款SATA 6Gbps控制器，而其首款SSD源于鎂光的M4，能夠支持Toggle DDR和ONFI兩種閃存規(guī)格，鎂光M4 SSD自然使用了自家的ONFI NAND Flash閃存。

而在Trim、NCQ技術(shù)上，Marvell 88SS9174得到了全面的支持，目前這一芯片方案被廣泛應(yīng)用在Intel去年發(fā)布的SSD 510、海盜船Performance Pro SSD、浦科特M2P、M2S、M3 SSD。

速度方面基于Intel SSD 510、海盜船Performance Pro SSD、浦科特M2P、M2S、M3 SSD等性能相差并不大，以鎂光M4為例，64GB版本持續(xù)讀寫速度分別為500MB/s和95MB/s，而128GB版本或以上的產(chǎn)品持續(xù)讀寫速度分別為500MB/s和175MB/s。

SATA 6Gbps主控：三星S4LJ204X01

三星S4LJ204X01目前僅面向自家SSD產(chǎn)品，目前三星自家的SSD 830就使用了這一芯片方案，產(chǎn)品支持Trim、NCQ技術(shù)，持續(xù)讀寫速度雖不及SF-2281出眾，但也相當(dāng)不錯(cuò)。

三星S4LJ204X01是S3C29MAX01的升級(jí)版本，配備256MB DDR2緩存，搭載三星自家的2x nm Toggle DDR MLC NAND閃存，最高容量達(dá)512GB。

三星SSD 830 512GB

SSD 830最大持續(xù)讀寫速度分別為520MB/s和400MB/s，4K隨機(jī)讀寫最高分別為80000IOPS和36000IOPS。

SATA 6Gbps主控：Indilinx Everest

被OCZ收購后，Indilinx僅僅出現(xiàn)在OCZ自家的產(chǎn)品上，OCZ在去年7月份就推出了Indilinx Everest主控的SSD方案，產(chǎn)品也邁入了SATA 6Gbps行列。

Everest控制器采用了雙核ARM架構(gòu)，支持512MB DDR3-400緩存，支持最高八通道的ONFI 2.0/Toggle 1.0閃存接口，當(dāng)然也支持SATA 6Gbps，而在閃存支持方面，控制器支持1x nm工藝級(jí)SLC和MLC NAND閃存，最大容量為1TB，持續(xù)讀取速度最高可達(dá)560MB/s。

首款Everest芯片方案為OCZ的Octane SSD，產(chǎn)品最高容量達(dá)到了1TB，使用了Intel的25nm同步ONFI MLC NAND，配備512MB DDR3緩存。

OCZ Everest控制器主要定位于高性能SSD，而企業(yè)級(jí)是其重要市場，Everest控制器支持TRIM、NCQ、垃圾回收、掉電保護(hù)、多重冗余容量選擇、啟動(dòng)加速優(yōu)化等技術(shù)。

SATA 3Gbps主控：Intel PC29AS21BA0

最后不得不提另外一款目前被廣泛使用在Intel SSD 3xx系列SSD上的PC29AS21BA0主控，和前面介紹的幾款產(chǎn)品不同的是，Intel PC29AS21BA0只支持SATA 3Gbps規(guī)格。

PC29AS21BA0也無一例外的支持NCQ、Trim技術(shù)，最大讀寫速率分別為270MB/s和220MB/s，在SATA 3Gbps時(shí)代表現(xiàn)還不錯(cuò)，不過在全面進(jìn)入SATA 6Gbps時(shí)代后，PC29AS21BA0就顯得有點(diǎn)老邁了。

同樣PC29AS21BA0只用在Intel自家的SSD上，產(chǎn)品包括Intel SSD 320/310/311系列，搭載自家的ONFI MLC NAND閃存。

高速并不完美 SSD普及之路任重道遠(yuǎn)

SSD的高性能和低功耗我們已經(jīng)見識(shí)了，不過SSD目前并不會(huì)對(duì)傳統(tǒng)HDD市場構(gòu)成較大的威脅，盡管HDD市場受到泰國洪水的影響，售價(jià)全面出現(xiàn)了翻倍，不過相比SSD高達(dá)1美元/GB的售價(jià)依然顯得白菜。

而SSD的性能目前受到SATA 6Gbps接口的影響，近一年來未出現(xiàn)顯著提升，雖然一些高端存儲(chǔ)廠商開始試水PCI-Express接口SSD，不過價(jià)格相對(duì)傳統(tǒng)2.5英寸SSD又提升了一個(gè)階層，大部分消費(fèi)者很難為過高的價(jià)格買單。而目前的SSD市場厄待解決的問題是產(chǎn)品的售價(jià)，只有降低到一個(gè)合理的水平才會(huì)逐漸被普及。

另外我們也注意到目前的SSD并不是絕對(duì)完美，安全問題也頻繁發(fā)生，SandForce SF-2281曾經(jīng)出現(xiàn)過藍(lán)屏事件、Marvell 88SS9174曾飽受5200小時(shí)門影響，這些都為追求高速的用戶埋下了陰影，畢竟數(shù)據(jù)無價(jià)。

wangzhen