三星發(fā)布了其首款60TB固態(tài)硬盤(pán)，能否搶占先機？

內存和存儲芯片制造商三星發(fā)布了其首款容量高達60TB的企業(yè)級固態(tài)硬盤(pán)（SSD），專(zhuān)為滿(mǎn)足企業(yè)用戶(hù)的需求而設計。得益于全新主控，三星表示未來(lái)甚至可以制造120TB的固態(tài)硬盤(pán)。

對比2020年發(fā)布的上一代BM1733，BM1733采用了第5代V-NAND技術(shù)的QLC閃存、堆疊層數為96層、最大容量為15.36TB，顯然BM1743的存儲密度有了大幅度提升。三星以往的固態(tài)硬盤(pán)容量上限為32TB，此次推出的BM1743固態(tài)硬盤(pán)則將容量提升至了驚人的60TB。值得注意的是，目前三星在該細分市場(chǎng)將面臨的競爭相對較少，因為其主要競爭對手鎧俠、美光和SK海力士目前尚未推出60TB級的固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品。

BM1743采用了三星自主研發(fā)的第七代176層V-NAND（3D NAND）QLC存儲單元以及專(zhuān)屬的主控，其順序讀取速度可達7.2GB/s，順序寫(xiě)入速度為2.0GB/s。在隨機讀寫(xiě)性能方面，BM1743擁有160萬(wàn)次隨機讀取IOPS和11萬(wàn)次隨機寫(xiě)入IOPS。該款固態(tài)硬盤(pán)的耐久性為每天0.26次寫(xiě)入（DWPD），能夠持續五年。這樣的性能配置使其特別適用于處理讀密集型工作負載，滿(mǎn)足了現代數據中心對于高速、高效數據處理能力的迫切需求。

根據三星官方消息，這款新型固態(tài)硬盤(pán)將提供兩種接口規格，分別為適用于服務(wù)器的U.2和PCIe 4.0 x4接口。此外，針對需要更高存儲密度的設備，三星還將提供支持PCIe 5.0 x4接口的E3.S版本。目前官方尚未公布售價(jià)和功耗等信息，不過(guò)類(lèi)似規格的固態(tài)硬盤(pán)售價(jià)約為7000美元。

三星V-NAND 3D工藝

在系統盤(pán)配置上，固態(tài)硬盤(pán)已經(jīng)徹底淘汰了機械硬盤(pán)，成為了標配。那么，為什么固態(tài)硬盤(pán)越來(lái)越便宜？這背后的秘密就是NAND顆粒層數工藝的提升。NAND是1987年由東芝（現鎧俠）的存儲科學(xué)家增岡不二夫發(fā)明，并在90年代末開(kāi)始得到大規模應用。在一個(gè)NAND顆粒里，能夠劃分、容納的單元越多，那么它的存儲能力就越高，成本也就越低。

因此，早期的NAND「平面」擴充單元數的方法非常簡(jiǎn)單，就是我們熟悉的SLC/MLC和TLC標準，不斷劃分單元內的空間為新單元（邏輯），提高存儲密度，降低成本。但NAND是“串行”讀寫(xiě)，這種平面劃分會(huì )造成了一個(gè)單元內出現了并行讀寫(xiě)判斷、訪(fǎng)問(wèn)，讀寫(xiě)次數也大大增加，因此在速度和耐用性上，形成了指數級的下降，必須配合好的主控方案的讀寫(xiě)均衡策略，否則會(huì )造成掉速和顆?？焖倌p。

而且，平面擴充路線(xiàn)到了QLC后，再往前走的難度也變大了，于是就有了各種立體增加顆粒內單元密度的方法。在3D NAND閃存中，通過(guò)在三維矩陣中垂直構建存儲單元來(lái)節省空間，這種技術(shù)節省了大量物理空間，使芯片變得更小。

隨后，各家具有顆粒研發(fā)能力的存儲元件大廠(chǎng)，就開(kāi)始了一場(chǎng)以提高3D NAND密度（層數），以提高單個(gè)NAND顆粒存儲密度、性能，降低成本的“層數之戰”。時(shí)至今日，各家存儲顆粒廠(chǎng)，都通過(guò)自己獨有的工藝架構，實(shí)現了NAND顆粒在3D空間結構上的多層結構。

三星的V-NAND 3D工藝的原理是最為“簡(jiǎn)單”的，充分利用了顆粒封裝的縱向空間，可以理解了把所有晶體管從平面平鋪改為了“豎起來(lái)插”，就這樣做到了多層高密度的排布。

電子顯微鏡下的三星V-NAND晶體管陣列

2012年，三星將3D化NAND顆粒制程稱(chēng)為V-NAND，發(fā)明了32層堆疊的NAND顆粒加工工藝，并順勢推出了第一款3D NAND固態(tài)硬盤(pán)，850 PRO。不過(guò)由于當時(shí)的主控技術(shù)等原因，盡管通過(guò)3D NAND在空間上增加了單元密度，但是850 PRO依然是采用的SLC架構，即每層單元自身依然是SLC晶體管組成。

不過(guò)，要做到進(jìn)一步增加密度怎么辦？當然是把晶體管做小，晶體管之間的間距也做小，這樣一個(gè)垂直空間能放更多的晶體管。由于三星是目前業(yè)內三家（臺積電、英特爾、三星）掌握超小規模制程的半導體廠(chǎng)家，所以這種結構思路對它來(lái)說(shuō)實(shí)現更容易，且成本優(yōu)勢更為明顯。