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闪存趋势可能导致用户回归硬盘

2017/6/20    来源:存储在线    作者:佚名      
关键字:存储  闪存  
我们已经见证了在过去十年里SSD技术的发展,但同时由于NAND和控制器技术的成本节约措施,其有效增长已经放缓或者说已经停滞。
    如果你有过去五年内生产的SSD,那你可能要一直用下去。因为新一代产品的理想很丰满,但现实却很骨感。我们已经见证了在过去十年里SSD技术的发展,但同时由于NAND和控制器技术的成本节约措施,其有效增长已经放缓或者说已经停滞。
 
    过去十年,早期采用者,数据中心和企业客户都对NAND的开发起了重要作用。而决策购买这些产品的原因在于和HDD不同的性能和可靠性。
 
    然而在过去的两年里,闪存的趋势却是牺牲性能降低成本的状态。如今这项技术的性能和我们看到的硬盘性能越来越接近。在控制器方面,每个控制器到NAND闪存的处理器内核和通道数量都减少了。理论上,新型闪存比旧式闪存要快,因此利用较少的通道也能实现同样的性能,但随着晶圆的面积越来越大,并行效率也会有所降低。闪存方面,风向转向具有更高成本效益的TLC(每单元存储3比特数据)导致了性能的持续降低,大型工作负载需要花费更长时间才能处理完成。这些工作负载与早期采用者选择闪存时的工作负载是一样的,长此以往,闪存也就没有了优势。
 
    技术对照表:
 
闪存趋势可能导致用户回归硬盘
 
    SLC缓冲区,DRAM用户数据及其它技术已经掩盖了现代低成本SSD的许多缺陷,但高级用户可以甄别新旧产品。在此期间,纵然产品数量有所下降,你依然可以购买更高成本,基于MLC的SSD。然而,到了2017年底,这些产品几乎将都会消失殆尽,你将不得不启动备选方案。
 
    你购买一款240GB容量的SLC闪存SSD,最实惠的价格大约是200美元。至少在SLC从所有消费级SSD里消失之前是这样。我们称SuperSSpeed生产的SLC SSD是一个异数,它们所生产的产品数量有限,无法支持广泛采用。 SuperSSpeed SLC固态硬盘是SLC技术的最后一搏,而MLC产品也即将进入同类型产品的尾货清单。 MLC就像一条砧板上的鱼,等待着2017年下半年消费级产品市场的一次大屠杀。
 
    MLC中场叫停
 
    MLC运行良好。该技术让消费者有能力购买SSD,并且SSD以这项技术为跳板进击消费级市场。然而为了满足用户对闪存的需求,公司不得不寻求新的方法来提高晶圆厂的产量。这些晶圆厂已经通过简化光刻技术以及加大密度来提高晶圆的产量,但在2017年这显然还不够。TLC技术让晶圆厂实现了更大限度的产量提升,目的是将该技术推行到更多设备并抢占市场份额。于是市场份额的抢夺战缩短了闪存和硬盘之间的性能差距。
 
    昂贵的TLC产品崛起
 
    对于晶圆厂而言,对3D技术的投资一向贵的要命。三星遥遥领先,已经先后推出了基于3D V-NAND的低成本消费级与嵌入式产品和大容量企业级磁盘。与其它公司的2D技术相比,三星的V-NAND固态硬盘的零售成本更高。
 
    东芝不久将推出BiCS FLASH,该公司将其命名为3D产品,类似于三星的V-NAND。美光很快也将推出第二代3D技术。最初新一代技术都将以TLC的形式出现,我们预计直至2018年才会有3D MLC产品推出。即使(在东芝)我们看到了新的3D MLC,也不会以成本竞争形式冒进消费市场。
 
    据称,由于目前对闪存的需求,新型Plextor M8Se与TLC将很有可能比配置MLC的M8Pe成本更高。Plextor只为少数M8Pe固态硬盘配置MLC技术,一旦它们销售完,也就真的没了。其他公司也是如此,而且它们将不再向渠道提供MLC产品,同时更昂贵的基于TLC的新产品上市了。
 
    3D的耐久性话题
 
    公司一旦谈及即将推出的3D TLC,“耐久性”总是争论的热点。垂直堆叠的TLC确实比2D TLC的耐久性有所提高,但增益却没你预想的好。在今年的台北国际电脑展上,有两位工程师表示,美光64层TLC使用其测试模型实现的P/E循环是1000到1500次。美光256Gbit(第二代)TLC虽然来得早,但对用户来说却并不是什么好兆头。东芝和美光都不想在晶圆级上讨论耐久性;反而更集中在设备级的耐久性交流上,这里强大的纠错技术起了重要作用。
 
    平面MLC设备没有采用LDPC(低密度奇偶校验码)这种高级纠错技术,但控制器的确运行了功能略逊一筹的BCH ECC。这种时候,持续耐久性成了一个无意义选项,就像二手车销售人员把“有轮胎”作为一项功能一般。比如,与美光第二代3D相比,我们获悉东芝即将推出的BiCS FLASH具有更高的耐用性,但这种营销语言通常是含糊其辞的。
 
    性能增长极慢
 
闪存趋势可能导致用户回归硬盘
 
    英特尔SSD 600p是用户将来会看到的一个很好地性能指标。该驱动器具有与低成本NVMe控制器搭配的3D TLC技术。我们发现其性能要优于大多数用户提供的SATA SSD,但持续写入性能要低于配置MLC闪存的主流SATA SSD。大多数用户将会看到日常使用软件(如Office,游戏以及主要从驱动器中读取数据的其他常规应用程序)的性能提升。
 
闪存趋势可能导致用户回归硬盘
 
    如果你的工作负载涉及写入密集型任务,那么即便采用高级NVMe协议,新一代配置TLC NAND和低成本控制器的SSD也会更糟。HDD性能的提高更加剧了这个问题。今年测试的几个具有200-250MBps顺序写入速度的硬盘驱动器,以及几个TLC SSD,基于相同工作负载写入速度只有50-100MBps。
   
    闪存选型
 
    你的车可以三轮驱动,可如果你只有两个轮子会出现什么情况?低成本SSD的问题是控制器。我们已经讲了闪存的通道数量,但其处理能力也在降低。 Phison在技术路线图上仍然有4核控制器,但Silicon Motion公司和Marvell则转向双核控制器,并且我们还未看到高性能型号更多内核的发布计划。相比之下,三星的Polaris控制器有五个内核,每个都有专门的作用。
 
    后台活动需要大量的处理器时钟周期,而只有两个内核是不足以保持高性能的。大多数消费者购买较小的SSD,然后使用大部分可用容量。这将让闪存处理器管理驱动器数据更加困难。使用较大的驱动器,占用较少的闪存空间,你会获得更高的性能。另一个选择是让控制器设计师构建具有更多内核的产品,以便运行后台活动,而不会对前台性能造成重大影响。公司需要更好地掩盖原始TLC的写入性能,或者失去那些愿意为更高级产品支付更多费用的客户。
 
    更多的内核意味着更多的热量,对于电路板面积较小的M.2设备来说,冷却控制器是一个更大的问题。虽然我们已经看到有一些NVMe SSD,即便是在M.2这样的设备里都装有散热片,而且增加了表面冷却面积。在测试中我们不需要大量的铝来控温,但这也也要努力才能并入附加硬件。单元一比特存储确实有很长的路要走。
 
    备选方案
 
    现在推荐的是英特尔的Optane Memory(缓存NVMe SSD)与7200RPM硬盘驱动器配合使用1TB TLC SSD。目前希捷由于这个性能优势已经对Optane Memory筹划推广。
 
    说明白一点就是,希捷正在推广Optane Memory以销售配备该技术的硬盘,提供卓越的用户体验。英特尔投入的广告费用还不清楚,但Optane Memory已将HDD带回到存储对话。许多人将硬盘驱动器转移到冷库作为次要磁盘或NAS设备,可HDD绝地反击了。
 
    另一个选择来自二手市场,市场中的企业级SSD被廉价甩卖。这一直是高级用户的选择,但我们认为在以零售方式购买前,更多的用户回去看看网上商城。上图中,我们看到了一款配置MLC闪存的Intel DC S3510 480GB SSD,售价等于一款512GB基于TLC的消费级SSD。还有一些高性能的NVMe SSD也可以使用,但是你要了解这个路数所涉及的风险。企业级固态硬盘需要额外的冷却,而第三方销售商可能拒绝保修索赔。企业级固态硬盘仍然建立在更高的标准上,而且它们通常包括主机电源故障保护。他们也消耗更多的电力,所以笔记本用户将需要认真挑选并且知道他们正在入手什么。
 
    新的企业级SSD的成本明显高于基于TLC的消费级SSD,但价格通常比你想象的低。以亚马逊为首的电商拥有这些产品,找到价格便宜的第二代第三代产品很顺手。你虽然没有最新的企业技术,但产品往往优于目前销售的SSD。
 
    结尾
 
闪存趋势可能导致用户回归硬盘
 
    目前为止,我们看到很多新一代固态硬盘都是为了降低成本而设计。性能成了退而求其次。晶圆厂将迫使用户使用3D TLC,并推出成本更低的控制器设计,进一步降低混合与连续工作负载的处理性能。如果控制器设计师不回归更高效的产品,我们预计会遭到高级用户,玩家和爱好者的反抗。这种反抗将以Optane与旋转磁盘或为工作站使用购买的二手企业级产品配合使用。
 
责任编辑:李欢
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