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2019年SSD回顧:TLC NAND仍然是主流

漁翁先生 ? 2020-01-03 09:40 ? 次閱讀

近日,老牌硬件媒體AnandTech發表文章總結了2019年SSD的發展,AnandTech認為在過去的一年里,固態硬盤的NAND層數在不斷增加,QLC SSD開始進入入門級的市場,但是TLC仍是主流和高端SSD的首選。

盡管我們目前正處于PCIe 4.0革命的風口浪尖,但在2019年,閃存價格已經趨于平穩,甚至有所回升,新技術的推出速度緩慢。研發的步伐仍在跟上,因此,隨著我們進入2020年,我們應該開始看到在2019年設計的基礎上進行許多有趣的開發。這是我們的SSD年度回顧2019。

3D NAND層和位向上蛻變

2018年閃存價格大幅下跌的原因是64層3D NAND一代對大多數主要制造商都表現良好,導致市場競爭激烈。下降的價格趨勢在2019年被證明是不可持續的,并且大多數制造商選擇放慢其96層產品的生產步伐,而不是加深供過于求的局面:英特爾,美光,SK海力士。這意味著,今年許多產品發布仍在使用64L NAND,并且直到2020年(或更晚一些移動速度較慢的企業模型)才將達到EOL。

第一個96層SSD于2018年7月推出,但96L一代直到2019年才真正開始認真進行。三星是第一個推出采用新一代3D NAND的零售SSD的公司,但實際上他們只有92個970 EVO Plus中的所有層。在大多數其他方面,它們仍然是行業的領導者,但是在原始層數上,它們顯然已經落后了。這主要是由于三星決定不使用字符串堆棧進行3D NAND制造的決定,因此與競爭對手的96L NAND相比,其92L NAND的制造工藝步驟更少。

另一方面,SK Hynix已開始使用其128L 3D NAND采樣SSD,并準備在2020年國際消費電子展上宣布其零售型號。從歷史上看,他們在層數上一直試圖超過其他市場,但更多一種彌補3D NAND密度其他缺點的方法。今年,他們終于開始看到3D NAND用于SSD而非移動存儲方面取得了更大的成功,但主要是使用自己的SSD型號,而不是通過與其他SSD供應商的設計勝利。展望未來,英特爾可能會在2020年率先采用144L QLC NAND進行層計數。

隨著NAND形勢的緩慢發展,每單元四位QLC NAND閃存未能進一步進軍SSD市場。對于入門級NVMe驅動器來說,它仍然是一個有吸引力的選擇,但是TLC NAND仍然是主流和高端驅動器的理想選擇。

但這并沒有阻止閃存制造商探索進一步提高密度的方法,從而超越了QLC NAND的要求。制造商已經開始公開談論他們的5位每單元(PLC)NAND實驗,這在技術層面上絕對是可行的,但尚不清楚它是否在經濟上可行。QLC NAND的所有缺點都通過在每個單元中增加第五位來放大。在今年的閃存峰會和IEDM上,/ Kioxia提出了將3D NAND存儲器物理拆分為兩個的想法,為提高密度提供了另一種途徑。

隨著閃存制造商為子孫后代的未來計劃,一些廠商正在重新考慮電荷陷阱與浮柵單元設計之間的權衡。平面NAND幾乎都是浮柵,但隨著向3D NAND的過渡,除英特爾和美光公司之外的所有公司都轉向了電荷陷阱?,F在,美光似乎準備放棄浮動柵,而Kioxia似乎認為將其與分離單元的幾何形狀結合使用可能更可取。

在企業方面,2019年見證了長期的英特爾-美光合作伙伴關系在閃存和3D XPoint存儲器方面的最終解散。美光已收購了英特爾在IMFT中的股份,兩家公司目前正在分別進行研發。最近,存儲更名為“ Kioxia”,這表明它們與集團的其余部分是分開的,并被分拆并出售給了一個投資者財團。Kioxia可能會很快以新名稱進行IPO,但尚未設定正式時間表。

PCIe 4.0到來

盡管影響有限,但今年進入SSD市場的最大技術進步是PCIe 4.0的到來。英特爾的CPU和芯片組尚不支持PCIe 4.0,因此在消費者和企業市場中,對使用PCIe 4.0的NVMe SSD的需求仍然非常低。當前只有一個支持PCIe 4.0的家用SSD控制器:Phison E16。使用該控制器的驅動器與AMD最新一代的Ryzen處理器一起發布,但是新的SSD并沒有像這些CPU那樣明顯勝出。

Phison率先將PCIe 4.0 SSD控制器推向市場的策略是對其E12控制器設計進行最小的更改,替換PCIe前端,并僅通過更新的錯誤校正對后端進行一些調整。這意味著E16無法充分利用PCIe 4.0 x4鏈路的額外帶寬。Phison的所有競爭對手都決定花更多的時間過渡到PCIe 4.0,以便他們也可以從28納米制造工藝切換到12納米FinFET工藝。為了使控制器在M.2 SSD的功率和熱限制內達到7 + GB / s的鏈路容量,必須縮小該過程。

企業級SSD也無需等待英特爾就開始向PCIe 4.0遷移,但是該市場中更長的產品周期意味著PCIe 4.0企業級SSD的廣泛可用性要到2020年晚些時候才能實現。

NVMe走向主流

PC OEM廠商最終決定,他們準備好放棄硬盤,并準備放棄SATA接口。SATA SSD的市場不會很快消失,但是NVMe SSD逐漸取代了PC(以及明年的主機)主存儲的標準。盡管在零售SSD市場中,高端控制器仍然占主導地位,這有助于對具有較少通道或沒有DRAM緩存的入門級NVMe控制器產生大量需求。

由于NVMe的大規模采用是在PCIe 4.0過渡開始的同時進行的,因此這會對產品路線圖產生一些有趣的影響。PCIe 3.0 x4或PCIe 4.0 x2鏈接的?3.5GB / s容量對于大多數高端消費類SSD而言仍然足夠。但是,英特爾平臺上缺乏對PCIe 4.0的支持意味著即使低端NVMe SSD控制器也要支持四個通道的PCIe 4.0,因此它們最終將無法在Intel系統上以PCIE 3.0 x2運行。英特爾采用PCIe 4.0后,我們可能會看到入門級NVMe市場回落到兩條PCIe通道以降低功耗和成本。同時,我們還沒有完全看到新的PCIe 3.0 SSD進入市場,但是從現在開始一年后,大多數控制器將支持PCIe 4.0。

在零售SSD市場中,NVMe在2018年已經非常流行,除了PCIe 4.0的推出對于消費者而言并沒有太大變化。一年之初,大量的控制器重新發布:使用與2018年型號相同的硬件但更新了固件的新產品,例如WD Black SN750和一些使用Silicon Motion SM2262EN控制器的產品。三星的970 EVO Plus在切換到92L TLC時重新使用了與原始970 EVO相同的控制器,并在今年晚些時候開始將現有的Phison和Silicon Motion控制器與96L NAND配對。這導致了第一個4TB消費M.2 SSD的發布:使用Phison E12控制器的Sabrent Rocket。

今年還看到了NVMe規范1.4版的發布。新材料幾乎完全由新的可選功能組成,因此在驅動器的規格表中看到版本1.4而不是版本1.3通常不會產生實際影響。大多數新功能僅與服務器或嵌入式用例相關,因此大多數家用SSD不會實現任何新的可選功能。

外形尺寸遷移開始

轉向NVMe導致了SSD外形尺寸的試驗和創新。在2018年,Intel Ruler概念在企業和數據中心小型規格(EDSFF)系列標準下產生了多種規格?,F在,EDSFF已經在現實世界中得到了采用,對選項進行了一些調整,并且不同的產品領域開始圍繞特定的變體融合。。與原始Intel Ruler最相似的E1.L(EDSFF 1U Long)外形尺寸最適合使用超大容量驅動器的專用存儲盒。事實證明,較短的E1.S外形是最受歡迎的EDSFF變體,并且兩種不同的散熱器設計已經標準化,較厚的散熱器旨在允許EDSFF插槽容納計算加速器,這些加速器比典型的SSD消耗的功率更多。

在客戶端/消費者方面,M.2仍然占主導地位,但PC OEM廠商之間存在一種趨勢,即更短的卡長度,例如M.2 2230,而不是零售SSD的標準M.2 2280。無DRAM NVMe控制器和單封裝BGA SSD以及高密度3D NAND極大地降低了1TB的PCB面積要求和較小的容量,這些構成了客戶SSD市場的大部分。高端驅動器不會放棄M.2 2280,但是許多超級本和平板電腦都不需要那種存儲空間,更小的SSD尺寸使OEM廠商在布置系統內部組件時更具靈活性。

/ Kioxia還提出了一種新的小型外形,旨在作為BGA SSD的可替代替代品,并且比最小的最小可移動M.2卡尺寸要小。他們的XFMEXPRESS提議可能會在嵌入式系統,平板電腦和其他便攜式設備中占據一席之地。

Optane和3D XPoint停滯不前

英特爾基于3D XPoint內存的Optane產品今年進展甚微。在消費市場上,唯一的新產品是僅限OEM的Optane Memory H10,它基本上將兩個現有產品組合到一塊板上,從而在此過程中增加了新的限制性平臺兼容性要求。英特爾計劃中但已延遲的Optane Memory M15和Optane SSD 810P產品原本是M.2 2280外形尺寸中的第一個PCIe 3.0 x4選項,但最終被取消,因此PCIe 3.0 x2 Optane M.2驅動器之間仍然有很大差距和Optane 900P / 905P。隨著硬盤從PC中逐漸消失,英特爾很難出售Optane作為緩存解決方案。

Optane DIMM(品牌為Optane DC永久存儲器)確實進入了服務器市場,并最終在Cascade Lake上成為了高端工作站,最初的目標是在Purley平臺上與Skylake-SP處理器一起發布。英特爾的公開路線圖并未將Optane DIMM引入主流消費者平臺,但他們計劃通過服務器平臺的更新來不斷迭代持久性內存模塊。

英特爾確實承諾到2020年將發布其第二代企業Optane SSD,但除了Alder Stream代號外,它們還沒有共享太多具體信息。美光公司最終還宣布了3D XPoint產品X100 SSD。這個目標似乎甚至比英特爾的Optane SSD更高,并且可能會在單個SSD上創造許多性能記錄。英特爾的Alder Stream和Micron X100都可能使用PCIe 4.0和第二代3D XPoint內存,這是英特爾和美光分拆之前共同開發的最后一代存儲技術。

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ClearNAND閃存的功能怎么改善?

為什么u-boot重新上電后串口沒有數據彈出?

我通過jlink仿真器將U-BOOT下載到NAND FLASH中,但是重新上電后,串口無數據彈出,請幫忙分析下原因好吧?我的操作...
發表于 11-05 00:30 ? 151次 閱讀
為什么u-boot重新上電后串口沒有數據彈出?

無法讀取nand flash的設備ID該怎么辦?

大家好, 我們使用SnSnand NAND Flash(S34 ML01G100T1000)在我們的與DMC5處理器接口的自定義板上,并用IPN...
發表于 10-29 09:30 ? 256次 閱讀
無法讀取nand flash的設備ID該怎么辦?

請問nand中的ALE該怎么算?

請問evm5517_v1\tests\nandflash這個例程中 擦除操作 // Start erase operation NANDFLASH_CLE = CMD_ERA...
發表于 10-28 09:30 ? 143次 閱讀
請問nand中的ALE該怎么算?

YAFFS在NAND閃存芯片有什么用處?

目前,針對NOR Flash設計的文件系統JFFS/JFFS2在嵌入式系統中已得到廣泛的應用;隨著NAND作為大容量存儲介質的普...
發表于 10-28 06:39 ? 189次 閱讀
YAFFS在NAND閃存芯片有什么用處?

為什么下載光盤自帶的myled.bin無法運行?

從nor啟動,按d,然后用DNW下載myled.bin,下載地址0x30000000.就停在下圖處不動。 換從nand啟動,并用openjtag下載運行...
發表于 10-27 22:10 ? 127次 閱讀
為什么下載光盤自帶的myled.bin無法運行?

【瑞芯微RK1808計算棒試用體驗】+ mobileNet SSD 練個人頭檢測模型

RK1808官方提供了mobileNet SSD的多分類的demo,所以基于這個算法可以較容易開發自己的檢測算法,所以用網上公開的人頭檢測...
發表于 10-25 17:28 ? 453次 閱讀
【瑞芯微RK1808計算棒試用體驗】+ mobileNet SSD 練個人頭檢測模型
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