Flash廠(chǎng)力推3D/TLC NAND　高密度/低成本SSD加速問(wèn)世

　　固態(tài)硬碟(SSD)規格更吸睛。記憶體制造商擴大采用新型3D堆疊與三層式儲存(TLC)設計架構，讓NAND Flash晶片容量密度激增，且成本顯著(zhù)下滑，吸引固態(tài)硬碟開(kāi)發(fā)商大舉采納，用以打造兼具高儲存容量和價(jià)格優(yōu)勢的新產(chǎn)品。

　　固態(tài)硬碟(SSD)致命弱點(diǎn)--價(jià)格將有顯著(zhù)突破。NAND快閃記憶體(Flash Memory)大廠(chǎng)及慧榮、群聯(lián)等SSD控制器廠(chǎng)，正力拱新一代兼顧容量及成本的3D NAND Flash和三層式儲存(TLC)快閃記憶體解決方案，并將于2015?2016年逐漸放量，協(xié)助SSD廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)價(jià)格媲美傳統硬碟的產(chǎn)品，驅動(dòng)SSD在筆電、工控、企業(yè)端及消費性?xún)Υ媸袌?chǎng)出貨量翻揚。

　　三星率先點(diǎn)火　3D NAND制程競技開(kāi)打

　　快閃記憶體是目前在筆記型電腦、資料中心，以及許多手機、平板電腦和行動(dòng)裝置中經(jīng)常被使用到的儲存技術(shù)。不過(guò)，現今的平面式(Planar)NAND快閃記憶體已接近物理的極限，為記憶體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)嚴峻的考驗;而3D NAND技術(shù)將對快閃記憶體儲存方案帶來(lái)重大影響，并使其繼續遵循摩爾定律(Moore's Law)腳步，同時(shí)不斷提升效能與降低成本，從而擴大應用范圍(圖1)。

　　圖1　3D NAND架構可延續摩爾定律腳步。 資料來(lái)源：Intel

　　看好3D NAND的應用發(fā)展潛力，三星(Samsung)搶先在2014年發(fā)表業(yè)界首款運用2x奈米制程、48層堆疊的3D NAND，進(jìn)而大幅提升制造成本效益。為避免三星持續擴大在快閃記憶體市場(chǎng)的競爭優(yōu)勢，東芝(Toshiba)、SanDisk、SK Hynix、英特爾(Intel)和美光(Micron)等產(chǎn)業(yè)要角也相繼跟進(jìn)，并都規畫(huà)在2015年投入量產(chǎn)。

　　其中，英特爾與美光正聯(lián)合開(kāi)發(fā)3D NAND技術(shù)，目標系打造世界上最高密度的快閃記憶體，反將三星一軍。這項新的3D NAND技術(shù)以極為精準的方式垂直堆疊數層資料儲存單元，可實(shí)現比其他NAND競爭技術(shù)容量多三倍的儲存元件，在更小空間內實(shí)現更高儲存容量，進(jìn)而降低成本與功耗。

　　Intel/美光攜手強攻超高密度3D NAND

　　美光記憶體技術(shù)與解決方案部門(mén)副總裁Brian Shirley表示，透過(guò)美光與英特爾的合作，雙方共同打造出先進(jìn)的固態(tài)儲存技術(shù)，能提供相較于其他快閃記憶體技術(shù)更高密度、性能與效率。這項新的技術(shù)足以改變整個(gè)快閃記憶體市場(chǎng)的格局。 英特爾副總裁兼非揮發(fā)性?xún)Υ娼鉀Q方案事業(yè)部總經(jīng)理Rob Crooke亦指出，藉由最新的3D NAND技術(shù)，可顯著(zhù)改善密度與成本問(wèn)題，并將加快固態(tài)儲存在運算平臺中的應用。

　　據了解，英特爾與美光研發(fā)的新一代3D NAND技術(shù)最重要的特點(diǎn)，是其基礎儲存單元采用浮動(dòng)閘單元設計，為提升性能、品質(zhì)和可靠性的關(guān)鍵設計。

　　全新的3D NAND技術(shù)可垂直堆疊三十二層快閃記憶體單元，能夠在標準封裝內實(shí)現256Gb多層單元(MLC)和384Gb TLC晶片。這些容量可使口香糖大小的固態(tài)硬碟提供超過(guò)3.5TB的儲存容量，同時(shí)使標準2.5寸固態(tài)硬碟提供超過(guò)10TB的儲存容量。如此一來(lái)，該技術(shù)將有望提高產(chǎn)品的性能和耐用性，甚至可以使TLC設計滿(mǎn)足資料中心儲存的需求。

　　據悉，目前256Gb MLC版本的3D NAND晶片已開(kāi)始向部分合作夥伴提供樣品，384Gb TLC版本的3D NAND晶片也將于今年春末開(kāi)始提供樣品。這兩款元件將在今年第四季度全面投產(chǎn)。同時(shí)，兩家公司也正在開(kāi)發(fā)基于3D NAND技術(shù)的獨立固態(tài)硬碟產(chǎn)品線(xiàn)，并預計將在明年上市。

　　3D NAND/TLC SSD　加速觸及價(jià)格甜蜜點(diǎn)

　　慧榮科技產(chǎn)品企畫(huà)處副總經(jīng)理段喜亭(圖2)表示，今年SSD總出貨量將較去年成長(cháng)一倍以上，主要因素在于SSD開(kāi)發(fā)商擴大導入低成本的3D NAND和TLC Flash，讓終端產(chǎn)品售價(jià)快速逼近傳統硬碟(HDD)，逐漸觸及SSD價(jià)格甜蜜點(diǎn)，因而帶動(dòng)儲存應用市場(chǎng)轉換潮。

　　圖2　慧榮科技產(chǎn)品企畫(huà)處副總經(jīng)理段喜亭認為，SSD市場(chǎng)今年的表現將非常出色。

　　隨著(zhù)上游NAND Flash供應商透過(guò)3D晶圓堆疊設計逐漸降低生產(chǎn)成本后，下游SSD制造業(yè)者的產(chǎn)品價(jià)格也可望快速下滑，進(jìn)而刺激非蘋(píng)陣營(yíng)的筆電OEM、企業(yè)端和一般消費者的采購意愿。

　　除3D NAND外，TLC Flash亦是提升SSD價(jià)格競爭力的關(guān)鍵技術(shù)，但過(guò)去TLC因可靠度、壽命不佳等問(wèn)題，遲遲難以取代目前主流的MLC方案，討論聲浪也就逐漸淡化。不過(guò)，段喜亭強調，今年主要Flash大廠(chǎng)，以及慧榮等SSD控制器晶片商，皆已發(fā)展出可修正TLC讀寫(xiě)錯誤，顯著(zhù)優(yōu)化其寫(xiě)入/抹除次數(P/E Cycle)性能的控制器與韌體技術(shù)(圖3)，因而大幅提升SSD廠(chǎng)商的接受度，預計今年下半年，搭載TLC Flash的消費性SSD或筆電出貨量將顯著(zhù)增長(cháng)。

　　圖3　TLC Flash SSD控制器架構圖

　　段喜亭提到，隨著(zhù)筆電OEM日益重視產(chǎn)品性?xún)r(jià)比，SSD今年在非蘋(píng)陣營(yíng)筆電市場(chǎng)的滲透率可望從2014年不到10%占比，一舉躍升至20?30%水準，并將在未來(lái)幾年躍居市場(chǎng)主流。

　　段喜亭也透露，由于開(kāi)發(fā)SSD韌體須耗費大量資源，對主攻消費性SSD的業(yè)者或筆電OEM而言是一大投資壓力，因此該公司也率先發(fā)表整合韌體的TLC Flash SSD控制器，并已于今年開(kāi)始出貨，可望吸引系統廠(chǎng)青睞，占得市場(chǎng)先機。

　　除低成本TLC Flash SSD正快速翻紅外，新一代兼具高速傳輸效能、省電且小尺寸優(yōu)勢的NVMe PCIe SSD設計也日益受到市場(chǎng)關(guān)注。繼3D NAND、TLC Flash產(chǎn)品布局后，三星再于日前宣布開(kāi)始量產(chǎn)首款采用M.2介面規格的NVMe PCIe SSD，此款硬碟不僅擁有業(yè)界最高性能的特點(diǎn)，且體積小又不耗電。目前已經(jīng)供貨給原始設備制造商，準備大舉搶攻PC市場(chǎng)。

　　三星首款M.2 NVMe固態(tài)硬碟問(wèn)世

　　三星記憶體市場(chǎng)部門(mén)資深副總裁Jeeho Baek表示，新一代的固態(tài)硬碟主要為速度較快、體積輕薄的筆記型電腦而設計，透過(guò)減少電腦的耗電率，及延長(cháng)電池使用時(shí)間等種種優(yōu)勢，以吸引筆電制造商青睞，進(jìn)而擴大消費性市場(chǎng)的采用。

　　這款NVMe固態(tài)硬碟的連續讀取及寫(xiě)入資料的性能，分別可以達到2,260MB/s、1,600MB/s，這比典型的SATA M.2固態(tài)硬碟提升三到四倍以上。此外，該硬碟利用四個(gè)8Gbit/s通道(PCIe 3.0規格)同時(shí)傳送資料，因此可達到32Gbit/s的資料傳輸率以及4GB/s的最大吞吐量，這比每秒只能傳送600MB的SATA M.2固態(tài)硬碟更具優(yōu)勢。

　　如果以隨機讀取寫(xiě)入的操作功能來(lái)看，M.2 NVMe固態(tài)硬碟最大可以處理300,000 IOPS(輸入輸出每秒)，超過(guò)AHCI版本硬碟的130,000 IOPS的兩倍之多，甚至是SATA型固態(tài)硬碟的三倍(圖4)。

　　圖4　NVMe固態(tài)硬碟可大幅提升效能

　　在外觀(guān)部分，M.2 NVMe固態(tài)硬碟厚度不超過(guò)4毫米、重量不到7克，比兩個(gè)堆疊的鎳幣還要輕薄。此外，該硬碟采用PCI-SIG協(xié)會(huì )所制定的L1.2低功耗待機模式，讓電腦達到省電功效。

　　值得注意的是，新款硬碟雖然才剛問(wèn)世，三星卻早已迫不及待，馬上著(zhù)手計畫(huà)研發(fā)下一代，Baek表示，研發(fā)團隊預計將3D V-NAND快閃記憶體技術(shù)融入NVMe產(chǎn)品線(xiàn)，讓固態(tài)硬碟具備更大、更先進(jìn)的容量與性能，滿(mǎn)足瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求。