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容量要命 性能难舍 512GB固态硬盘横评(二)

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2012-12-25 16:30 来源:中关村在线

摘要:说起SSD,网友们不约而同竖起大拇指盛赞SSD的性能,SSD凭借一己之力就可以改变电脑的性能。性能如此卓越的SSD也有英雄气短的时候,网友只要仔细看一线品牌的家用SSD,它们的最大容量止步于512GB。家用SSD的最大容量难道只有512GB,为何SSD厂家不弄出更大容量的产品?

SSD采用闪存颗粒作为存储介质,SSD提高容量等同于提高闪存颗粒的容量。作为半导体的闪存芯片,本质上是受到摩尔定律的决定性影响,它需要通过提高晶体管数量来扩大容量。我们从目前的技术条件下,总结出三个办法来提高闪存颗粒的容量。首先我们来看“闪存芯片”和“闪存颗粒”的名词解析。

名词解析:

闪存芯片:闪存芯片是从晶圆切割的规则方形晶片,其厚度需要用纳米衡量。它类似大家看到的光碟片,当我们在阳光照射下,呈现五颜六色。

闪存颗粒:闪存颗粒是由多层闪存芯片构成的方形体。它类似于我们常见的内存颗粒芯片,其厚度大约为1-2毫米。

图中SSD共计8颗64GB 8bit位宽的闪存颗粒,其面积较大

图中SSD共计8颗64GB 8bit位宽的闪存颗粒,其面积较大

如何提高闪存芯片的容量

1、提高闪存芯片的制造工艺

闪存芯片从SSD诞生之初的50nm制造工艺推进到19nm。在闪存芯片的同等面积之下,制造工艺的有效提高,单颗闪存芯片的容量提高。

不过闪存工艺的制造工艺越先进,SSD厂家越难挖掘SSD的性能。

2、改变闪存芯片的内部架构

闪存芯片根据内部架构分为SLC、MLC、TLC三种结构。SLC是单层单元模式,一个晶体管可容纳1比特数据,而MLC是多层单元模式,一个晶体管可以容纳2比特数据,那么在同样的价格下,MLC可以有两倍容量的效果。而TLC的一个晶体管可容纳3比特数据,同理在同样的价格下,TLC可以达到三倍容量的效果。

采用8层堆叠方式的KINGMAX KM21 1TB固态硬盘

采用8层堆叠方式的KINGMAX KM21 1TB固态硬盘

3、改变闪存芯片的封装方式

我们看到黑乎乎的闪存颗粒成品,实际是有多层闪存芯片封装而成,它有一个专业术语叫:“堆叠技术”。目前主流的闪存芯片普遍采用1-4层堆叠技术,而拥有封测工厂的SSD厂家,可以做到8层堆叠技术,即8个闪存芯片封装到一个颗粒上,也就是8个Die。

不过闪存颗粒的堆叠的层数越高,性能衰减越厉害。

要容量没性能

细心的网友是否发现,无论闪存采用方案1或2,SSD的512GB容量几乎止步不前,君不见首款采用TLC闪存的家用SSD,它的最大容量仍为512GB(实际容量500GB,另有12GB闪存容量作为冗余模块)

闪存厂家采用方案1或2,他们制造的最大容量闪存芯片面临良品率低、成本过高。因此闪存厂家更乐意用先进的工艺来减少堆叠的层数,方便提高良品率和性能、控制成本。

而真正对SSD最大容量起到主推作用的是“方案3”,这种方案可以在保持良品率和成本不变的情况下提高容量,但是这种方案最大弊病是牺牲SSD性能。这是为何1TB SSD在市场中不待见的主要原因。

最终我们看到SSD厂家的折中方案:在主控的8条通道限制、SSD性能最大化的情况下,厂家选用8颗最大容量为64GB的8bit位宽的闪存颗粒,组成容量最多512GB的家用SSD。

未完待续

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