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三星工程师浅谈固态硬盘发展趋势

454 锐一网络 2017-08-22

8月22日,“2017 ODCC开放数据中心峰会”在北京召开,此次峰会由开放数据中心主办,BAT三大互联网巨头、中国电信、中国移动、中国信息通信研究院以及因特尔承办,本文主要针对三星高级工程师豆坤老师对企业级固态硬盘的发展趋势进行简单的总结概述。

首先,固态硬盘相对于传统机械硬盘在很多方面都存在很大的优势,比如体积、重量、容量、噪音,3.5寸的固态硬盘最大可以做到60TB,2.5寸的也可以做到32TB。固态硬盘最大的一个特点就是性能要大幅度领先与机械硬盘,尤其是固态硬盘的随机读写性能,所以很多企业很早之前就在一些重要的业务上开始使用固态硬盘。固态硬盘的价格一直是制约其发展的一个重要原因,随着科技技术的进步,固态硬盘的价格也会慢慢的降下去,而在这个过程中,TLC NAND技术的成熟无疑是一个比较重要的因素。

NAND闪存颗粒经历过SLC、MLC、TLC、QLC这几个阶段,目前使用MLC NAND颗粒的厂商还有很多,三星目前推出的企业级固态硬盘主要使用的是TLC NAND颗粒,而东芝在今年6月份则发布了QLC NAND,三星也有自己的QLC产品,并且容量更大,寿命也更长。

早期为了提高NAND的存储密度以及降低成本,NAND颗粒的工艺一直在不断提升,但随着工艺的提升,cell之间的干扰也会变的越来越强。3D NAND技术的出现可以很好的解决这个问题,通过在二维空间的基础上堆叠NAND颗粒,实现容量的增加,目前3D NAND已经可以堆叠到48层,预计还可以堆叠到64层甚至更高。

新的存储介质也在不断的推进研究中,利用一种特殊的材料在晶态和非晶态之间进行相互转化的相变来实现数据的存储,这种技术可以比现在的闪存快100倍以上,同时可以实现百万级的数据擦写次数,但是这种技术使用的电热导致相变,所以对电热驱动温度的控制是一个难点,而且是在纳米级下实现电热驱动,技术难度非常大。

Z-NAND闪存颗粒使用了新的电路和主控,保证了在较高的速度下,读的延迟相对比普通NAND颗粒有明显的减少,寿命也比普通的NAND有大幅的提高,这使得Z NAND有着不错的性能。

Multi-Stream将会成为下一个技术,它可以根据主机提供的Stream ID,使固态硬盘将相同或者相似的生命周期的数据写入到相同的擦除单元中去,大大提高GC时的效率,减少了写放大,能够大大提高SSD的性能和寿命,Multi-Stream可以实现20%甚至更高的应用程序性能提升,同时减少20%的写入放大。

总结的说,现在的闪存介质比之前已经有了很大的进步和发展,3D NAND的技术使得固态硬盘的容量越来越大,而一些新的技术也在不断出现,固态硬盘的的一些问题和痛点也不断被解决,随着时间的推移,还会有更多的技术出现,期待新的技术的出现给我们带来更多的便利。

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