预期寿命是原来的三倍，性能是原来的两倍. 从FMS2014展望固态驱动器的未来

据说，前PC时代依赖于CPU，后PC时代依赖于硬盘. 确实，在当今处理器的产能过剩中，固态硬盘对计算机速度的提高做出了最大贡献. 但是，固态驱动器仍然存在许多问题. 最不能接受的是，固态驱动器的容量/价格比远低于机械硬盘的容量/价格比. 拥有相同的1TB容量，您可以以500元的价格购买好的机械硬盘，但是1TB的固态驱动器将至少花费3,000元.

我们何时才能使用便宜且足够的固态驱动器？ 2014年8月6日至8日，北京时间，举世闻名的非易失性存储技术峰会2014年闪存峰会（2014年闪存技术峰会，以下简称FMS2014）在加利福尼亚州圣克拉拉会议展览中心举行美国，存储行业的巨头. 他们炫耀自己的管家技能，并展示了大量新产品和技术. 在这里，您可以找到问题的答案.

固态硬盘: 容量持续增加，价格持续下降

固态硬盘流行的最大矛盾是容量/价格比. 当前主流的固态驱动器通常使用20nm技术和128Gb NAND闪存. 每GB容量的价格约为3元，并且必须将其每GB价格推高到1元/ 1GB，我们需要两种新武器: 10nm级半导体技术和全新的TLC闪存.

更小的线宽意味着更多的数据可以存储在同一面积的芯片上

三星，东芝和英特尔/美光都在FMS2014上展出了新一代3bit（即TLC）闪存芯片. 三星宣布将在其V-NAND产品线中引入3位闪存，英特尔与美光公司合作，发布了大量使用3位/单元闪存的固态硬盘产品.

TLC闪存与现有的SLC和MCL闪存之间的最大区别在于，每个块存储3位数据，并且多达8个编程状态（SLC闪存只能存储1位数据，并且是两种编程状态；虽然一块MLC闪存可以存储2bit数据，但是编程状态是4种），相同的块数，自然TLC可以存储更多数据，而TLC本质上具有存储容量的优势.

从上至下: SLC，MLC，TLC闪存，TLC将3位数据放在同一块中，有八种不同的编程状态

但是，TLC闪存的数据访问速度无法与MLC和SLC相比，并且使用寿命受到损害. 它需要与复杂的控制器技术相匹配，以获得理想的性能和使用寿命. 三星和英特尔/美光都在主控芯片上投入了大量精力，试图使TLC闪存的性能和寿命接近主流MCL闪存.

三星表示，他们的TLC 32层V-NAND SSD产品将很快投放市场. 其专门设计的主控制芯片可将编程时间减少多达50％，并将工作功耗减少约40％. 采用TLC. 新一代闪存的固态硬盘驱动器将被命名为850 EVO，容量可能高达4TB，价格不会增加太多.

到今年年底和明年年初，您将能够看到这些采用TLC闪存和新一代半导体技术制造的固态驱动器. 我们预计这些新产品的价格将降到每GB容量2元以下，即512GB产品. ，价格在1000元左右. 毫无疑问，它将更接近我们的生活.

来年，TLC将继续扩大其市场份额，而3D封装的闪存也将进入我们的视野

接口和协议: NVMe成为未来趋势

固态硬盘的接口是另一个热门话题. 目前，市场上大多数主流固态硬盘都使用SATA作为数据传输接口. SATA接口的优点是它与过去的机械硬盘驱动器无缝兼容，但是对于固态驱动器，它有点旧.

三星存储营销副总裁吉姆·埃利奥特（Jim Elliott）在峰会上发表了讲话，强调新型NVMe是使NAND闪存发挥其真正性能的接口. 与SATA相比，NVMe的数据传输速度可以提高7倍，并且延迟可以缩短到1/3.

将来，硬盘将如下所示（红色圆圈是NVMe协议PCIE的硬件接口）

下图直观地显示了NVMe的优点. 在4K随机读/写负载中，PCIe / NVMe的吞吐率是6Gb / s SATA的6倍. 当队列深度设置为128时，4K全读取负载的IOPS接近500,000. 对于任何SAS / SATA接口设备，这都是不可能的.

NVMe的硬件部分实际上在PC上应用了通用PCIE接口. NVMe固态驱动器的外观类似于图形卡. 它通过插入PCIE插槽来工作. NVMe标准的主要优势在于软件和协议方面. 它是业界第一个标准化的PCIE数据存储协议标准，现已被业界广泛接受. 在本届FMS2014峰会上，我们看到了大量的NVMe接口企业级固态驱动器产品.

SM951是三星首款面向个人和家庭用户的NVMe固态硬盘. 它的连续读取速度为1.6GB /秒，连续写入速度为1GB /秒，比传统的SATA接口固态硬盘快几倍.

英特尔最近还发布了新的企业级PCIe SSD产品，包括用于写密集型应用程序的DC P3700系列，用于混合工作负载的DC P3600系列和用于读密集型应用程序的DC P3500系列.

但是，在此次峰会上展示的大多数NVMe固态驱动器仍然是昂贵的企业级产品，几乎没有家用产品，而且看来NVMe接口的普及还需要很长时间.

一大波高性能主控芯片即将来临

主控制芯片是固态硬盘的. 它不仅影响固态驱动器的速度，而且还决定了固态驱动器的寿命. 任何试图在固态存储行业立足的制造商都不会放松主控制芯片的开发. 在今年的FMS2014峰会上，出现了一大批带有超高性能固态驱动器主控芯片的新产品，让我们逐一评估它们.

HGST FlashMAX III: 多达500,000个IOP

FlashMAX III是HGST推出的最新企业级NVMe固态驱动器. 它使用了由HGST开发的新开发的主控制器. 所有组件均安装在PCIE 3.0 8×接口卡上. 它具有1.1TB，1.65TB，2.2TTB三种容量. 其中，2.2TB版本具有最强的性能，最大读写速度为2.7GB / s和1.4GB / s，4KB随机读取速度为531,000 IOPS，4KB随机写入速度为59,000 IOPS，平均故障间隔时间HGST拥有2百万小时的正式保修期，为期5年.

Phison PS5007: 8通道SATA3

尽管NVMe接口已经占据了全国一半，但SATA仍是目前的主流. Phison新推出的PS3110是功能强大的SATA主设备，最多支持8个32bit SLC，MLC，TLC闪存通道，最大容量为2TB，接口为SATA3.0，板载DDR3L 256MB至2GB用作缓存. 连续读取和写入速度分别可以达到540MB / s和530MB / s，并且随机写入IOP也高达100,000. 性能令人印象深刻.

PS3110主控件与AES-256安全加密兼容，具有智能缓存管理技术和SmartRefresh读取管理技术，可以大大增加闪存芯片的使用寿命.

Silicon Motion SM2256: 寿命增加了三倍

Silicon Motion的固态驱动器主控制器在业界颇受好评. 他们在FMS2014上的主要产品是新的主控制芯片“ SM2256”.

SM2256是世界上第一个专门为TLC闪存设计的固态硬盘驱动器控制器. 它支持SATA 6Gbps接口，并完美支持AES-256，TCG Opal安全加密技术，ONFI 3.0，Toggle 2.0和异步闪存模式等. 其王牌是Silicon Motion的专利纠错技术NANDXtend ECC. TLC闪存的寿命增加了三倍.

在性能方面，Silicon Motion使用东芝A19 TLC闪存来构建固态驱动器原型. 在4KB随机读写下，测得的连续读写速度可以达到524MB / s，32个队列深度可以达到90,000 IOPS. 该主芯片将在今年第四季度量产，Silicon Motion也将充当军火商，为明年年底在明年年底启动的TLC固态驱动器战争提供武器.

Marvell 88S1093: 飓风4GB / s

在收购了英特尔的通信和应用处理器业务之后，Marvell的研发实力变得越来越强. 在今年的FMS2014上，他们带来了超高性能固态驱动器主芯片88S1093.

88S1093是支持NVMe 1.1标准的主芯片，主要面向企业市场. 它支持高达2TB的15nm TLC / MLC / SLC闪存，与PCIE 3.0接口兼容，并具有命令重叠和无序数据反向散射功能，最高传输速率可以达到4GB / s，芯片本身就是采用28nm工艺制造，并将于2015年投放市场.

ATP: 刷固件，耐用性大大提高

如果您刷固件，那么固态驱动器的寿命会增加10倍以上吗？ ATP告诉您，这样的好事可能发生. 他们在FMS2014上展示了最新的“ advancedMLC”技术. AdvancedMLC的原理是通过特殊算法将MLC闪存的四种不同编程方法调整为两种，这极大地扩展了闪存基本单元之间的干扰极限，并且使用寿命自然增加. ATP称，与传统的MLC NAND相比，先进的MLC可以使闪存基本单元的耐用性提高13倍（40K P / E），并且写入性能接近SLC.

当然，不付出任何代价就不可能延长寿命. 在将四种编程状态缩小为两种之后，高级MLC算法还将MLC闪存的容量减少了一半.

对于用户而言，AdvancedMLC本身是一种软件算法（您可以通过刷新固件来获取它）非常重要，并且它可以与市场上的许多主流MLC闪存兼容. ATP已演示了该技术和相关产品，具体技术细节将在以后披露.

十年后，硬盘会变成什么样？

大容量，低价和高速固态硬盘越来越接近我们的生活，但是如果您再看一眼，未来的硬盘会是什么样？ HGST和Micron在FMS2014上显示的PCM相变存储器将告诉您答案.

该SSD，被称为“创建一种新的存储设备类别”，看起来类似于PCIE图形卡. 它的最大亮点是使用多个相变存储芯片（PCM）代替传统的NAND闪存作为存储单元. 原型产品配备了5微米1Gbit PCM颗粒.

PCM（相变存储器）是一种全新的非易失性存储技术，利用处于结晶态和非晶态的硫族化合物之间的电导率差异来存储数据，并且读取速度远高于NAND闪存. ，掉电后数据也不会丢失.

HGST演示的PCM固态驱动器原型在队列环境中实现了多达300万次随机读取IOPS（512字节），在非队列环境中实现了1.5微秒的随机读取延迟. 基于闪存的SSD比传统SSD快几个数量级. HGST首席技术官史蒂夫·坎贝尔（Steve Campbell）说，PCM相变存储“带来了全新的存储设备类别. ”

目前，IBM和美光（Micron）等许多巨头已经在PCM相变存储领域进行了大量研发投资. IBM已经开发了一种多位存储PCM芯片来解决1bpc（每单元位）问题. 美光公司的45纳米PCM相变存储颗粒已经进行了小规模试生产. HGST在此次峰会上展示的PCM固态驱动器原型使用了Micron的PCM颗粒.

IBM开发的PCM相变存储芯片原型

但是，PCM相变存储设备中仍然存在许多过程和工程上的实现问题. HGST演示的PCM硬盘原型仅具有640MB的容量，这远非实用. 分析师预测，基于PCM技术的固态驱动器至少需要9-18个月才能进入企业，存储服务器和数据中心市场，而进入民用市场则需要更长的时间. >

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