固态储存技术进步神速。半导体业者全面拉开战线，针对高中低阶市场提出各种新世代解决方案，要促进固态储存技术进一步普及。对应一般消费市场，单位储存成本比MLC更低的TLC固态硬碟已蓄势待发；而在资料中心市场，SSD或将被RAM Disk瓜分部分市场。

快闪记忆体（NAND Flash）技术快速进步，除了制程不断微缩，实现更高密度的晶片设计外，储存架构也已经正式进入每一晶胞（Cell）可储存三个位元的TLC世代，进一步驱动单位储存成本向下滑落。虽然TLC的可靠度和耐用性仍受到质疑，但在控制器供应商的努力下，以TLC NAND为基础的固态硬碟（SSD），仍已顺利跨过消费型应用需求的门槛，准备在2016年下半大举攻占市场。

另一方面，针对高阶市场或资料中心应用，以PCIe及其衍生介面为实体，并支援NVMe逻辑介面的SSD已经顺利成为主流，但老牌记忆体技术研发公司Rambus在本届电脑展期间，特别低调来台展示其研发中的智慧资料加速技术，并听取伺服器产业界的意见。

这项以RAM Disk为基础的衍生技术适合用来进行记忆体内运算，能满足高阶资料中心对即时大数据分析（Big Data Analytics）的需求。但这项技术不仅在性能上拥有压倒SSD的优势，还有可能对伺服器设计架构产生更大的影响。

消费型SSD进入TLC世代

主要快闪记忆体颗粒供应商如三星电子（Samsung Electronics）、东芝（Toshiba）都已陆续推出采用TLC架构的NAND Flash晶片，可实现更高的储存容量，并驱动成本进一步下滑。但这种储存架构有其缺陷，其读写次数比MLC更低，且读写性能也更容易下滑。因此，要让TLC SSD正式量产上市，SSD控制器厂商扮演关键角色。

图1　迈威尔SSD事业单位技术行销总监Sheng Huang表示，在新一代SSD控制器的帮助下，TLC SSD将在2016下半年开始大量出现在消费市场上。

迈威尔（Marvell）SSD事业单位技术行销总监Sheng Huang（图1）表示，相较于更重视读写速度、可靠性的企业市场，消费市场对SSD的价格更加敏感。因此，消费型SSD制造商导入TLC颗粒的意愿很高，只要控制器与相关韧体能将SSD资料的可靠度维持在一定水准之上，TLC SSD就能在消费市场上占据一席之地。

针对TLC NAND，迈威尔已推出专用的第五代SSD控制器Dean，并获得多家客户导入。包含光宝、美光（Micron）、SanDisk、金士顿等。值得一提的是，迈威尔除了提供控制器晶片外，现在也提供相关韧体，形成统包解决方案（Turnkey Solution），可以降低SSD产品开发的技术门槛，并加快产品开发的速度。例如金士顿就是采用迈威尔的统包方案。

TLC NAND Flash让消费型SSD的储存容量大幅提升。以美光为例，该公司在台北国际电脑展期间便发表容量最高可达2TB的Micron 1100 SSD。该款锁定入门及主流市场的消费型SSD采用TLC 3D NAND是美光最具成本竞争力的SATA SSD。Micron 1100 SSD可为使用者提供近乎即时的资料存取，系统的开机速度也相当快，同时极为安静、省电，能延长行动装置的电池寿命。与传统机械式硬碟相比，Micron 1100 SSD的随机读取速度可达900倍，同时电池寿命也因低功耗而得以延长，节能效率高达98%

统包方案加持　SSD供应商新秀辈出

不让迈威尔专美于前，慧荣科技也在台北国际电脑展期间推出该公司首款可支援TLC 3D NAND与SATA 6Gbit/s介面的SSD控制器解决方案，可支援所有主流NAND供应商最新的TLC 3D NAND产品。该控制器搭配慧荣自行研发的配套韧体将可加快SSD制造商推出TLC SSD的速度，进一步推动SSD走向大众市场。

慧荣科技总经理苟嘉章表示，NAND供应商已经做好3D TLC NAND时代来临的准备，这会大大改善巿场供给并加快推进SSD的应用。慧荣科技新的SM2258 SSD控制器解决方案（图2）可帮助该公司的合作夥伴采用最新一代低成本TLC SSD产品迅速进入市场，而无需牺牲性能和容量，加快SSD取代传统硬碟的趋势发展。

图2　慧荣科技以控制器搭配韧体的统包解决方案型态，成功开拓出许多原本不在储存产业的客户族群。图为目前市面上采用慧荣统包方案的SSD产品，可谓琳琅满目。

慧荣SSD控制器解决方案可提供SSD原始设备制造商（OEM）应用最新一代、最具成本效益的TLC NAND快闪记忆体技术，将各种差异化的SSD解决方案快速推向市场并进而推动SSD的普及化。SM2258控制器采用了慧荣研发的低密度奇偶校验（LDPC）硬解码和软解码，并支援NANDXtend技术，可将TLC NAND的写入/抹除的次数提高至原来的三倍，可延长SSD的使用寿命并确保资料的完整性。

此外，慧荣的解决方案中还采用了最进阶Direct-to-TLC和单层式储存（SLC）快取演算法，可让3D TLC SSD的效能持续维持在高档一段很长的时间。统包方案的出现，让供应商跨足SSD市场的门槛大幅降低。在慧荣的展示区里，除了展示大量中国当地品牌、通路品牌业者的SSD产品外，连超微（AMD）等原本并未跨足SSD市场的知名国际品牌，也在统包方案的协助下推出SSD产品（图2）。

Rambus推动SDA计画　锁定即时大数据分析

目前在伺服器、资料中心市场上，采用NVMe逻辑介面与PCIe实体介面的SSD已经成为主流，但该领域还有一块名为记忆体内运算（In Memory Computing）的市场，至今仍未被SSD攻克。这个领域对读写性能、延迟、汇流排频宽的要求极高，现有SSD要满足其需求并不容易。因此，迈威尔、Rambus等业者正各自研发以DRAM为基础的最终级快取（Final-level Cache， FLC）技术及智慧资料加速（Smart Data Acceleration， SDA）技术，要让固态储存越来越接近中央处理器。不过，最终级快取跟SDA的市场定位与技术内涵上有些不同。

FLC架构示意如图3。藉由在主记忆体与CPU之间再添加一层高速DRAM，扮演CPU晶片之外的最终级快取。迈威尔表示，在目前的电脑作业系统中，虽然储存了可观的程式码在DRAM里，但事实上被使用到的部分非常少。由于电脑系统架构的限制，DRAM不知道何时该载入那些程式码、何时又该清除用不到的程式码，因此形成很大的浪费。

 图3　迈威尔FLC架构示意图

因此，迈威尔提出了以小容量高速DRAM作为CPU延伸快取的概念，CPU可以直接对该记忆体载入或删除资料，至于原本扮演主记忆体角色的标准DRAM容量则可以减少到目前的十分之一之多，只需要提供资料缓冲；主记忆体的任务则交给SSD来执行。这种做法可以大幅降低DRAM的耗电量，让行动装置、笔记型电脑、伺服器与穿戴式装置运算性能进一步升级，同时更加省电。

同样以DRAM为基础，Rambus提出的SDA则是专为伺服器设计。Rambus系统与解决方案副总裁Steven Woo表示，摊开伺服器的记忆体架构层级（图4），不难发现从DRAM到SSD之间，还有很大的性能鸿沟存在。只要能填平这道鸿沟，伺服器的运算效能将有飞跃性的突破。

图4　伺服器记忆体阶层架构

SDA目前还只是一个研发阶段的专案，该SDA引擎可支援4通道DDR3，每个通道为6条DIMM插槽、记忆体通道的频宽为667MHz（图5）。目前展示的SDA原型记忆体容量为384GB，但该引擎还可以支援更高的资料传输率与容量。

图5　Rambus仍在研发中的SDA模组

该研发计画最特别的地方在于许多运算任务都是在SDA模组上的现场可编程闸阵列（FPGA）进行，因此系统不必把大量资料搬到CPU上进行运算，可省下大量系统内部频宽。

SDA可以为伺服器系统架构带来很多新的可能性，例如记忆体内运算/资料分析，或是当作RAM Disk来使用，也可以帮伺服器CPU分摊部分运算任务。

Woo透露，根据该公司与几家大型网路公司讨论的结果，SDA可以让资料中心减少CPU用量，因为CPU晶片对外的频宽有限，如果要把DRAM上的资料都搬到CPU上处理，运算任务得分拆成多个小任务，由多颗CPU同步执行，其结果就是每颗CPU的运算效能都无法彻底利用，形成某种资源上的浪费。因此，当Rambus向这些潜在用户展示SDA时，很快就引起他们的兴趣，认为可以让资料中心减少伺服器数量，省下可观的总体持有成本（TCO）。

SDA专案目前还在收集使用者意见的阶段。在本届台北国际电脑展期间，Rambus来台进行实机展示，主要是希望能收集到更多伺服器业者对这个技术的意见跟看法，未来产品设计还会根据这些意见做出调整。

固态储存技术不断演进　高中低阶市场一把抓

固态储存技术近年来不断有新突破，不仅是以NAND Flash为基础的SSD，拥有更高读写性能及低延迟优势的DRAM，也不断调整其于系统中的角色定位。个人电脑、伺服器全面采用固态储存技术的时机已经更加成熟，传统机械式硬碟虽不至于被全面淘汰，但未来或许得进一步转型成为资料仓储（Data Archive）装置，与SSD、DRAM做出更明显的定位区隔。

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本文转自d1net（转载）