技術革新日新月異:3D NAND及PCIeNVMe SSD晉升巿場主流
以相同的成本,卻能達到倍增的容量,各家內(nèi)存大廠對3D NAND創(chuàng)新技術的強力投入,預告了2017年將成為3D NAND固態(tài)硬盤(SSD)爆發(fā)成長的起點。加上Intel制定的Non-Volatile Memory Express(NVMe;非揮發(fā)性內(nèi)存高速規(guī)格)超高傳輸接口的普及登場。容量更大、價格更低、壽命更長、速度更快,新世代SSD產(chǎn)品的卓越價格性能比,預期將大幅拉近與傳統(tǒng)硬盤市場的規(guī)模差距,兩種儲存裝置已逐漸接近黃金交叉點,高速大容量SSD將成為各式系統(tǒng)設備及消費者的優(yōu)先選擇。
3D NAND帶動SSD市場爆炸性成長
根據(jù)研究機構(gòu)Research and Markets公司,在九月底發(fā)表的調(diào)查報告指出:2016到2020年,PCIe SSD市場年均復合成長率(CAGR)將高達33.24%。市場大幅成長的關鍵原因之一,就是三星、美光、英特爾及東芝等大廠,對3D NAND投入總額高達180億美元的生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)費。其中英特爾更計劃在2015年,于中國市場投入5.5億美元設立3D NAND廠房。主要大廠對3D NADN技術的持續(xù)加碼,將能快速擴大預測期間的全球SSD市場規(guī)模。
再加上,英特爾領導制定的NVMe接口標準,得到各系統(tǒng)大廠的支持及導入,更讓PCIe SSD產(chǎn)品呈現(xiàn)出全新的高速傳輸風貌。NVMe能透過高帶寬、低延遲的PCIe總線傳輸信道,跨越SATA的6Gb/s及SAS的12Gb/s的傳輸帶寬限制,大幅提升讀寫效能。NVMePCIe SSD預估將成為主流,取代SATA/SAS SSD,同樣將帶動SSD市場需求。
主控技術是效能關鍵所在
面對3D NAND技術持續(xù)創(chuàng)新,以及NVMe接口標準的演進效能,SSD廠商需要更先進的控制芯片與韌體解決方案,才能開發(fā)設計出使用壽命、速度、穩(wěn)定及可靠性更高的SSD產(chǎn)品。
全球領導IC設計公司慧榮科技(Silicon Motion Technology),日前就推出了兩款專為3D TLC NAND及NVMePCIe SSD技術設計的新一代控制芯片解決方案- SM2258及SM2260。
6月份推出的SM2258,支持主流2D/3D TLC NAND及SATA接口;8月份發(fā)表的SM2260,則是遵循NVMePCIe標準,支持3D MLC/TLC的SSD控制芯片。全面迎向爆發(fā)成長的3D NAND SSD市場,再加上慧榮較完整的韌體解決方案,可針對不同的NAND Flash進行量身訂制,將能夠協(xié)助SSD廠商,開發(fā)出較具競爭力的3D NAND SSD產(chǎn)品,領先推出市場搶得先機。
SM2258及SM2260提供慧榮獨到Turn-Key式完整解決方案,包含完整的硬件及韌體技術,能夠帶來更大的容量、同類產(chǎn)品較佳效能、超低功耗、更長的使用壽命及卓越的數(shù)據(jù)穩(wěn)定度。在展示中,SM2260的8通道設計,較高可支持2TB容量;搭配3D NAND的NVMePCIe高速傳輸效能,讀取及寫入速率更分別可達到2370MB/1039MB驚人數(shù)字。
兩款控制器都采用了慧榮兼具LDCP及RAID Data Recover功能的NANDXtend™ 三維解錯修正技術。可大幅提高SSD的P/E Cycle達3倍以上,有效延長SSD使用壽命,并且提供更高效率的數(shù)據(jù)糾錯與校準能力,帶來較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)完整性。
先進糾錯技術大幅提升SSD壽命及效能
新的3D堆棧與三層式儲存(TLC)設計架構(gòu),讓NAND Flash芯片容量密度激增、成本下滑。但也因此,SSD主控的糾錯修正技術就顯得更加重要,特別是在3D NAND更復雜的架構(gòu)下,需要高效率的糾錯修正技術,才可以確保SSD的穩(wěn)定度,并且也能同時提升SSD壽命及效能。

圖:相較于傳統(tǒng)BCH ECC算法,LDPC擁有更高的解錯效能,同時使用功率更低。
慧榮較具實力的NANDXtend三維解錯修正技術,是為先進SSD產(chǎn)品所獨家開發(fā)的先進韌體技術,結(jié)合LDPC(低密度奇偶修正碼)及RAID Data Recover修正技術,能高速平行譯碼并精準修正錯誤。較新一代NANDXtend技術,更特別增強了電力效率,在SSD大量糾錯修正解碼時,不會消耗更多的電力;并且還能加強解碼及糾錯效率、縮短解碼及糾錯時間,提供更快的SSD運行效能。
圖:較新NANDXtend技術,可以提高20%的電力效能、40%的解碼效率、25%的軟解碼校正能力、以及2倍的硬解碼校正效能。
SSD在全新使用狀態(tài)下,因為NAND Flash的抹寫次數(shù)較少,因此還不太需要啟動糾錯修正機制。但隨著長時間使用后的抹寫次數(shù)增加,將需要啟動糾錯修正機制,以確保數(shù)據(jù)的讀寫正確性- SSD使用時間越長,需要越多的糾錯修正機制,因此將會影響到SSD速度。而較新一代NANDXtend技術,大幅強化了糾錯修正效能,能以更快的速度進行譯碼修正。讓SSD即使在長期使用Dirty狀態(tài)下,也不會有掉速的疑慮。

圖:新一代NANDXtend擁有更高的譯碼效率,即使在Dirty狀態(tài)也夠全力發(fā)揮效能,不影響速度
穩(wěn)定韌體帶來穩(wěn)定SSD效能
SSD產(chǎn)品優(yōu)異的關鍵,除了NAND Flash及主控芯片外,更重要的是較佳的韌體搭配,才能活化加速SSD的運作。韌體穩(wěn)定度,將影響SSD的整體存取穩(wěn)定性。
SM2260及SM2258二款3D NAND Flash主控方案,整合了較穩(wěn)定的硬件與韌體完整方案。為了確保韌體開發(fā)的穩(wěn)定性,在主控產(chǎn)品方案上市推出時,各項韌體還必需經(jīng)過嚴格測試,以確保符合各大OEM廠的設計標準;蹣s的多項韌體測試包括:
高溫NVMe燒入測試
電力循環(huán)測試及斷電回復測試
NVMe兼容測試
OS操作系統(tǒng)兼容測試
主機兼容測試
面向3D NAND市場的較佳主控解決方案
3D NAND大潮來襲,加上NVMePCIe等新標準的普及支持,將進一步推動SSD市場在未來數(shù)年的快速擴張,為SSD廠商帶來新的發(fā)展與挑戰(zhàn)機會。而如何采用較優(yōu)異的SSD主控方案,實現(xiàn)低成本高效能的產(chǎn)品開發(fā)目標,將是面向3D NAND SSD市場的成敗關鍵所在。
慧榮的各項較新3D NAND主控解決方案,能全面支持3D MLC/TLC NAND開發(fā)設計,提供量身訂做的硬件及韌體解決方案,滿足差異化的市場需求。較新的SM2258及SM2260等多款控制芯片解決方案,已經(jīng)由各大SSD開發(fā)商導入采用,相繼推出由企業(yè)到消費等級的各式較新SSD產(chǎn)品,協(xié)助打造從數(shù)據(jù)中心到筆電、平板的多樣客戶應用情境,并且贏得用戶較佳口碑,是市場上較值得信賴的新世代SSD主控芯片品牌。
有關慧榮科技
慧榮科技是致力于設計、開發(fā)和推廣高性能、低功耗半導體解決方案的全球IC設計領導廠商,產(chǎn)品主要面向移動存儲和移動通信市場的OEM廠商及其它客戶。在移動存儲市場,我們的主要產(chǎn)品為應用于固態(tài)存儲設備諸如SSD、eMMC和其它嵌入式閃存應用以及移動存儲產(chǎn)品的微控制器。在移動通信市場,我們的主要產(chǎn)品為手機收發(fā)器及移動電視IC解決方案。我們的產(chǎn)品廣泛應用于智能手機、平板電腦、以及工業(yè)和商業(yè)應用等領域。更多慧榮相關信息請訪問www.siliconmotion.com。
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