×
×

PCIe 4.0+QLC 能給SSD帶來什么變化?

2019-07-15 13:15:51 來源:ZOL
臺北電腦展上,AMD的7nm燃和X570系列主板的發布燃爆全場,正式意味著PCIe 4.0進入實用階段,帶寬直接從8GT/s翻倍達到16GT/s,帶寬越大,能夠瞬間傳輸的數據也就越多,所以NVMe 協議的 SSD才能做出容量更大,速度更快的產品,那么再加上QLC閃存,它們能在SSD身上碰撞出怎樣的火花呢?又會對未來的SSD市場造成怎么樣的影響呢?

我們都知道固態硬盤采用閃存顆粒NAND Flash作為存儲介質,所以它是固態硬盤中最重要的構成部分,其好壞也就決定著固態硬盤質量的好壞,NAND Flash是目前最常見的存儲芯片,當其存儲密度不斷提升的同時,成本也會變得越來越敏感,因為Flash閃存的成本取決于其芯片面積,所以如果可以在同一區域存儲更多數據,Flash將更具成本效益。所以我們使用的NAND Flash從SLC發展到了現如今的TLC,以及即將大批量出貨的QLC。
 

我們常見的閃存類型主要有SLC、MLC、TLC、QLC這幾種,在SLC閃存中,每個存儲單元僅存儲一位信息,這使得讀取單元格更快捷,因為磨損的影響小所以壽命比較長,但價格較較高;MLC閃存每個存儲器單元存儲兩位信息,讀取速度和壽命都低于SLC,但價格也便宜2到4倍;TLC閃存每個存儲器單元存儲3位信息,相比于前者更適合消費級使用,而QLC閃存則是每個存儲器單元能夠存儲4位信息以存儲更多的信息,所以我們可以看到目前采用QLC閃存的SSD容量基本都是TB起步,三星的860 QVO最高甚至可以達到4TB的容量。
 

除了三星以外,美光在QLC閃存方面也是動作頻頻,美光是最早大規模量產3D QLC閃存的廠商之一,根據其發布的財報數據來看,美光上季度用于固態硬盤的3D QLC閃存出貨量環比增長了75%,足以可見QLC閃存的市場競爭力,畢竟它的價格優勢是TLC和MLC閃存所無法比擬的。
 

SK海力士在今年6月推出了業內首款128層TLC 4D NAND Flash,并宣稱已經開始批量生產,容量為1Tb,目前閃存制造廠商主要是集中提高96層3D NAND,而SK 海力士推出的128層4D NAND是目前業界最高的垂直堆疊高度,具有超過3600億個NAND單元,在96層NAND的基礎上堆疊多達32層實現128層堆疊,它最大優勢是小芯片尺寸,使其能夠實現1Tb超高密度的NAND Flash。同時,在1.2V時實現了1400Mbps的數據傳輸速率,可以為終端市場提供高性能和低功耗的移動解決方案和企業級SSD解決方案,預計將在2020年面世。
 

SK海力士全球銷售與營銷負責人Jong Hoon Oh表示 “SK海力士通過128層4D NAND確保了其NAND業務的競爭力,憑借該產品在業界的最高堆疊和容量密度,我們將在合適的時間為客戶提供各種解決方案。”
 

QLC壽命和性能已無需擔心
 

在2D NAND閃存時代,閃存制造廠商為了追求NAND容量的提升,需要不斷提升NAND制程工藝,但在3D NAND時代,提升NAND容量靠的不是微縮制程工藝了,而是靠堆棧的層數,我們以TLC閃存為例,其問世于2D NAND閃存時代,遭遇了諸多壽命、性能上的考驗,最初發布的TLC閃存P/E壽命只有100-150次,但是隨著NAND技術的進步、糾錯技術的改良,P/E壽命不斷提升,逐漸被市場所接受并且發展成為主流,在3D NAND時代的QLC閃存在可靠性上跟2D NAND時代的TLC、QLC完全不同,P/E壽命已經不再是我們需要擔心的問題。
 

目前主流的QLC閃存已經能夠實現1000PE的壽命,這已經與TLC閃存SSD沒有差距,并且目前三星、美光、英特爾等廠商的量產QLC閃存,均提供了3到五年的質保,所以不用對它的壽命存在擔心。
 

我們都知道由于內部工作機制以及結構的原因,SSD的IO性能和4K性能要遠好于機械硬盤,我們以三星的860QVO為例,在空盤的情況下讀寫也是雙雙到了500MB/s以上,4K性能約91K和86K IOPS,相當不錯,這對日常的PC小文件以及游戲的讀取速度非常有幫助,在寫入數據超出其緩存區大小以后,速度為100MB/s左右,依然遠遠強于機械硬盤,所以在SLC動態緩存承受范圍內,QLC閃存SSD的使用體驗與TLC閃存SSD是沒有區別的。
 

PCIe 4.0助力大容量QLC SSD普及
 

群聯在新技術方面一直處于業界領先地位,旗下的PS3111-S11T搭配美光N18 64層堆疊3D QLC,S13T、E13T搭配東芝BiCS4 96層堆疊3D QLC,為存儲廠商打造更大存儲容量的QLC SSD做好了充足的準備。



QLC主控
 

TLC閃存目前占據著85%的NAND市場需求,由于制造成本的原因,MLC、SLC已經基本退出市場,這也就意味著QLC閃存的SSD已經開始面向市場,走進了尋常百姓家,畢竟實實在在的優惠價格擺在那里,更便宜的價格換來更大的容量,沒人愿意拒絕。
 

我們現行的PCIe 3.0規范,信號速率為8GT/s,編碼方式是128b/130b模式,即每傳輸128個Bit,需要發送130個Bit。那么,PCIe 3.0協議的每一條Lane支持 8 * 128 / 130 = 7.877 Gbps = 984.6 MB/s 的速率,一條PCIe 3.0 x16的通道,x16的可用帶寬為 7.877*16 = 126.031 Gbps = 15.754 GB/s,雙向帶寬高達31.5GB/s。而PCIe 4.0,則是將這個帶寬再翻一倍。帶寬越大,能夠瞬間傳輸的數據也就越多,這意味著新的芯片Lane4條就可以達到8條甚至16條的能力,所以NVMe 協議的 SSD才能做出容量更大,速度更快的產品。
 

讓我們回到開頭的PCIe 4.0 SSD,在今年五月份的臺北電腦展上,群聯發布了業界首款PCIe 4.0 SSD主控,PS5016-E16,這是群聯目前的旗艦產品,也是消費應用市場上領先業界且唯一的 PCIe Gen4x4 NVMe SSD 控制芯片
 


PCIe4.0 SSD主控
 

采用 28nm 制程且搭載最新的 96 層 3D NAND 閃存以及第四 代的 LDPC 糾錯引擎,群聯 PS5016-E16 控制芯片最高效能達到 5GB/s,這也是目前SSD所能達到的最快速度了。
 

技嘉也借著這次機會在臺北電腦展上給我們放了個大招,展示了旗下8TB基于群聯E16主控的PCI-e 4.0 AIC SSD,讀取速度達到了15000MB/s。除此之外,美商海盜船,影馳,等都推出了基于群聯PCI-e 4.0 E16主控的固態硬盤,讀寫速度均到了4.0GB/s以上,并且目前已經發售。
 

隨著5G物聯網時代的來臨,預計在2-3年的時間,家庭使用場景下啟用數據互聯的設備將急劇增加,PC將有可能成為個人服務器和數據處理中心的存在,而個人PC數據處理中心需求也將會漸漸浮現,有不少科研機構預計了我們未來的存儲使用場景,未來更可能是以500GB左右的TLC或者MLC閃存盤來做系統主盤,用2TB或者更大的QLC固態硬盤當做倉庫盤這樣便能完美的發揮各自優點,避開不足,而再加上PCIe 4.0的背書,勢必將會給我們的使用體驗帶來巨大變革。
 

PCIe4.0 SSD雖然聽著很美好,但它缺點也是實實在在存在的,因為目前要使用它的話需要升級一整套硬件,而且SSD本身的價格也相當昂貴,目前還只能遠觀,但隨著個人PC數據吞吐的速度需求的增加,以及配套硬件的逐漸完善,產生規模效應后,成本將會進一步降低,到那時相信它就能飛入尋常百姓家了。
 


*免責聲明:本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表EETOP贊同其觀點和對其真實性負責。如涉及作品內容、版權和其它問題,請及時聯系我們,我們將在第一時間刪除!

全部評論

上海期货配资