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更大的容量、更強的性能、更便宜的價格,SSD“白菜價”的始作俑者,一切看上去都那么美好。一切的一切都要歸功于去年10月三星宣布量產(chǎn)的3D堆疊的TLC V-NAND閃存(簡稱3D V-NAND),3D V-NAND為何物?它究竟能為我們帶來什么?今天我們不妨做一個討論。
3D V-NAND技術(shù)
SSD總?cè)萘康拇笮∪Q于其所采用的顆粒的數(shù)量及單個顆粒的容量(SSD總?cè)萘?單個顆粒的容量X總數(shù)量),而顆粒的容量則取決于其封裝的芯片的數(shù)量及單個芯片的容量(顆粒容量=單個芯片的容量X芯片數(shù)量)。在這種情形下,SSD容量的提升是靠提升單個芯片的容量和芯片數(shù)量來實現(xiàn)的。其中前者需要依托相應(yīng)的技術(shù)才能實現(xiàn),因此整個SSD廠商采用的單個顆粒的容量基本相同;而后者則需要依靠更為先進的制作工藝才能實現(xiàn),在新工藝的支持下同樣大小的顆??扇菁{數(shù)量更多的芯片,從而實現(xiàn)SSD容量的倍量式遞增,從先前的32GB、64GB,一直到今天已成主流的128GB、256GB。
然而芯片密度的增加并不具有無限性,制作工藝水平的提高需要較長的周期,在新工藝未出現(xiàn)之前SSD無法靠增加芯片密度來擴容。Flash芯片要想正常地完成數(shù)據(jù)的處理工作,必須依靠多次的充放電動作才能實現(xiàn),芯片密度過高勢必會導(dǎo)致芯片間電荷干擾增大,數(shù)據(jù)讀寫延時變長,數(shù)據(jù)處理時的錯誤率提高,芯片的可擦寫次數(shù)下降。這也就是為什么有些號稱采用先進制作工藝、容量較大的SSD在實際使用過程中,整體性能反而不如那些依然采用舊工藝、容量較小的產(chǎn)品的主要原因。
為了解決這一現(xiàn)狀,三星首次推出了3D V-NAND技術(shù)。該技術(shù)的亮點在于它采用立體、垂直堆疊的方式來提高顆粒中包含芯片的數(shù)量。其基本原理相當于高樓大廈,和占地面積相同的平房相比這種發(fā)展縱向空間的做法顯然能大幅度提高芯片的容納數(shù)量(具體數(shù)量要視堆疊層數(shù)而定,三星計劃在3年后將3D V-NAND堆到100層)
3D V-NAND目前的優(yōu)勢
堆疊層數(shù)的提高最終會帶來SSD容量的成倍提升,同時由于該技術(shù)中包含的其他一些特性,使得采用該技術(shù)的產(chǎn)品還將為我們帶來很多驚喜。
拋棄了傳統(tǒng)的浮柵極MOSFET結(jié)構(gòu),采用了用控制柵極和絕緣層將MOSFET環(huán)形包裹起來的方式,會提高產(chǎn)品的使用壽命。之前浮柵極MOSFET結(jié)構(gòu)是將電子存儲在柵極中,每次寫入都會消耗柵極中的電子,一旦電子用光SSD也就壽終正寢了。而現(xiàn)在則會大大提升儲存電荷的物理區(qū)域,特別是對TLC閃存產(chǎn)品有非常積極的意義。
更大的柵極間接觸面積會帶來更低的延遲和更高的指令運行效率,從而能提高產(chǎn)品的運行性能。
簡化了編程階段,減少了產(chǎn)品在待機和活動時的能耗。傳統(tǒng)的閃存是通過三個階段的編程來控制電荷的,3D閃存簡化了這一流程,通過高速編程將三個階段整合為一個單獨的階段,可有效地降低控制所需的時間和復(fù)雜度,讓產(chǎn)品更節(jié)能。
圖多層級堆疊的設(shè)計能降低單位Bit所耗成本,令產(chǎn)品更具性價比。這一點是建立在該技術(shù)已經(jīng)足夠成熟并被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上的,目前已經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品還未完全發(fā)揮3D V-NAND的優(yōu)勢。
3D V-NAND產(chǎn)品推薦
3D V-NAND技術(shù)為三星推出,三星是第一個將其應(yīng)用到產(chǎn)品層面的公司?,F(xiàn)在我們在市面上能見到的3D V-NAND SSD產(chǎn)品也僅限于三星850 EVO和850 PRO系列。
850 EVO、850 PRO分為120GB、250GB、500GB和1TB四個容量版本,主控制器是三星自主MGX、MEX主控,接口為SATA 6Gb/s,顆粒為32層3D V-NAND,連續(xù)讀取速度最高為540MB/s~550MB/s,連續(xù)寫入速度最大為520MB/s~540MB/s,整體讀寫性能高于840 EVO 10%以上,其中120/250 GB版本在隨機讀寫速度方面也較840 EVO有1.9倍的提升,使用壽命會比后者延長30%左右。