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发表于 2017-11-16 14:20:55
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来自: LAN 来自 LAN
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SSD、SSHD和HDD哪个好?
1. 日渐式微的机械硬盘
2. 电脑储存器的革命——固态硬盘
2.1 最佳固态硬盘品牌
2.2 固态硬盘主要规格剖析
2.2.1 固态硬盘的关键组件——控制器
2.2.2 固态硬盘的关键组件——内存(本文)
2.2.3 老司机带你理清各种固态硬盘接口
2.2.3.1 硬盘接口标准——IDE、AHCI和NVMe咋选?
2.3 如何看懂SSD评测数据?
2.4 固态硬盘的注意事项
2.5 2017年第三季度最佳固态硬盘
3. 尴尬的固态混合硬盘
4.聊聊磁盘阵列功能
固态硬盘的关键组件——内存
★引言
SSD的关键组件是控制器和存储数据的内存。
固态硬盘组成
SSD中的主要内存组件传统上是DRAM内存芯片,但自从2009年以来,更常见的是NAND闪存芯片。
2013年,三星宣布开始量产业界第一款3D NAND闪存。
2017年,还出现一种基于3D XPoint技术的新内存芯片。
★市场份额
NAND闪存制造商市场份额(10Q1-16Q4)
2010年至2013年第三季度,NAND闪存市场由三星、东芝、美光、海力士和Intel瓜分。
2010年,SanDisk开始对外供应NAND闪存,2013年第四季度,SanDisk冲上第三名。
2016年第四季度,三星电子在全球NAND闪存市场占有率为37.1%,排名第一,东芝(18.3%)、西数/闪迪(17.7%)、美光(10.6%)、SK海力士(9.6%)和英特尔(6.8%)分别位列第二至第六。[1]
★NAND闪存
NAND闪存分为SLC、eMLC、MLC和TLC。
SLC、eMLC、MLC、TLC的读写速度依次从快至慢,使用寿命依次从长至短,成本依次从高至低。[2] [3]
◇SLC
传统上,每个储存单元内储存1个信息位,称为单阶储存单元(Single-Level Cell,SLC)。
SLC闪存的优点是传输速度更快,功率消耗更低和储存单元的寿命更长。然而,由于成本较高,大多数用在企业上,很少有消费型SLC储存装置拿来贩卖。
◇eMLC
eML指的是企业级MLC(Enterprise Multi Level Cell),它是MLC闪存,但针对企业领域进行了优化,具有更好的性能和耐久性。
eMLC的性能比不上SLC,但eMLC的成本较低。
◇MLC
多阶储存单元(Multi-Level Cell,MLC)可以在每个储存单元内储存2个以上的信息位。
与SLC相比,MLC成本较低,其传输速度较慢,功率消耗较高和储存单元的寿命较低,因此MLC闪存技术会用在标准型的记忆卡,也用在最常见的消费型固态硬盘和随身碟上。
◇TLC
三阶储存单元(Triple-Level Cell, TLC),这种架构的原理与MLC类似,但可以在每个储存单元内储存3个信息位。
TLC的写入速度比SLC和MLC慢,寿命也比SLC和MLC短,大约1000次。现在,厂商已不使用TLC这个名字,而是称其为3-bit MLC。
◇SLC、MLC和TLC的发展历程
固态硬盘的主流从SLC芯片转到MLC芯片,促成了2011年的大降价,固态硬盘因此普及。
由于因为SLC的速度较快但成本过高,用于服务器的企业级SSD都改用了MLC。
TLC因为速度较慢但成本低,原本只用来做随身碟;但是,在2015年,我们耳熟能详的SSD厂商大规模推出了TLC SSD——三星 850 EVO、东芝 Q300、英睿达BX200……气势磅礴。
随着技术的进步,TLC的性能、可靠性和寿命得到大幅改善。
三星SSD质保
另外,SSD厂商对于TLC SSD的质保提升到与MLC SSD基本一致的水平,比如三星 TLC SSD的质保一般为五年,让消费者在这五年的使用中高枕无忧。
◇小结
★3D NAND闪存
◇简介
3D NAND与2D NAND区别
我们之前见过的闪存多属于Planar NAND平面闪存,也叫有2D NAND或者直接不提2D的,而3D NAND闪存,顾名思义,就是它是立体堆叠的。
Intel 3D NAND_腾讯视频
https://v.qq.com/x/cover/r0515yvnwf7/r0515yvnwf7.html
Intel之前用盖楼为例介绍了3D NAND,普通NAND是平房,那么3D NAND就是高楼大厦,建筑面积一下子就多起来了,理论上可以无限堆叠。[5]
◇3D NAND闪存类型
NAND闪存有SLC、eMLC、MLC和TLC四种类型,3D NAND闪存通常使用MLC或 TLC 。[6]
◇3D NAND闪存有什么优势?
3D NAND 的优势
3D NAND闪存在容量、速度、能效及可靠性上都有优势,我们来看一段三星的3D V-NAND宣传视频。[7] [8]
Samsung V-NAND_腾讯视频
https://v.qq.com/x/cover/i05157hijud/i05157hijud.html
◇四大天王的3D NAND闪存及特色[8]
在主要的NAND厂商中,三星最早(2013年)量产了3D NAND,名为Vertical NAND(V-NAND)。
三星最早量产了3D NAND闪存
东芝是闪存技术的发明人,很早就投入3D NAND研发了,2007年他们独辟蹊径推出了BiCS技术的3D NAND。
东芝的BiCS技术3D NAND
东芝和闪迪是战略合作伙伴,双方在NAND领域是共享技术的,他们的BiCS闪存在2015年开始量产。
SK Hynix的3D NAND最为低调,相关报道很少,不过从官网公布的信息来看,SK Hynix的3D NAND闪存已经发展了4代了,可谓闷声发大财。
这几家厂商中,Intel、美光的3D NAND闪存来的最晚,但IMFT的3D
NAND在成本及容量上更有优势。
PS:IM Flash Technologies(IMFT)是一家非常隐匿而强悍的公司,它是由Intel和美光合资兴办的半导体制造公司,主要生产NAND型闪存芯片产品。
四大天王的3D NAND闪存规格及特色
这四大天王的3D NAND闪存所用的技术不同,堆栈的层数也不一样(理论上堆栈层数越多,3D闪存容量就越大,优势也越明显),而Intel在常规3D NAND闪存之外还开发了新型的3D XPoint闪存,它跟目前的3D闪存有很大不同,属于杀手锏级产品,值得关注。
★3D XPoint
3D XPoint(发音three dee cross point)是一种由英特尔和美光科技于2015年7月宣布的非挥发性内存(NVM)技术。英特尔为使用该技术的存储设备冠名Optane,而美光称为QuantX。
3D XPoint_腾讯视频
https://v.qq.com/x/cover/h0515y237mv/h0515y237mv.html
美光的存储解决方案副总裁说:「3D Crosspoint将是DRAM价格的一半左右,但会比NAND闪存贵4到5倍。」相较NAND闪存,英特尔宣称其有10倍的低延迟,3倍写入耐久,4倍每秒写入、3倍每秒读取的性能提升,以及30%的功耗。[9]
2017年3月19日,英特尔发布第一款 3D XPoint SSD——Intel Optane SSD DC P4800X。
Anandtech的独立测试表明,P4800X不是每一项测试中最快的SSD。但在混合读写工作负载的繁重环境中,P4800X超越了市面上所有的产品。[10]
与大多数基于NAND闪存芯片的SSD相比,P4800X非常昂贵——容量375GB,售价 1520 美元(10332元人民币),因此这里不再展开讨论3D XPoint。
★结尾
随着时间的推移,3D NAND闪存将会逐渐取代传统的平面NAND闪存并成为主流,而3D XPoint由于成本过高,暂时无法普及,但这项技术为SSD内存行业提供了一个未来的方向。
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