快閃記憶體在SATA與USB 3.0的趨勢與應用

聯發科兼智微董事長蔡明介曾對媒體表示，未來10年雲端概念將衝擊整個IT產業。智微科技資深產品行銷經理黃士德說，往後許多個人資料將會儲存在資料中心或其他遠端電腦中，因而可攜式的儲存裝置需求將大幅增加，快閃記憶體及SSD可攜性高、防震、開機快，並且在資料中心還具備省電、不需大量冷卻設備的環保優勢。快閃記憶體的市場趨勢由各元件的傳送速率來看，一台電腦中CPU的傳輸率最高，達25.6GB/s，記憶體居次，為10.6GB/s，但USB僅0.06GB/s，SSD 0.3GB/s，硬碟0.1GB/s；儲存裝置像SSD、硬碟和光碟機為資料傳輸上的瓶頸。為能提供系統整體效能，儲存裝置的速率必須拉升起來。在此有一個突破限制的組合方式為磁碟陣列加SSD，實測Sony VAIO採4個SSD的表現，可測得為讀460.1MB/s、寫374.1MB/s，速度加快很多，也是硬碟無法做到的。若再比較智微4 SSD解決方案，讀793.5MB/s，寫557.9MB/s，速度又進一步提升。快閃記憶體與SATA III或USB 3.0可以作很優異的匹配，在性能方面，USB從2.0進展到3.0，若搭配硬碟，效能可增加100%，然而若搭配快閃記憶體，效能可增加超過500%；SATA II演進到SATA III，若搭配硬碟，效能增加僅5%，但若搭配快閃記憶體，效能可增加200%。USB快閃記憶體隨身碟的市場有多大？根據Gartner在2009年5月所作的估計，整體市場規模約為2億支/年，每月市場需求為15KK~20KK，其中8GB為2KK/月。USB 2.0隨身碟主流為3晶片，預估USB 3.0為4晶片，將超過16GB。以USB 3.0隨身碟的成本結構來看，主要是連接器和控制器的價格仍較USB 2.0高出許多，若此2零組件的價格降到和USB 2.0的成本，則USB 3.0的需求量很快就能提升上來，相信可達2KK/月，甚至更多。UAS (USB Attached SCSI)協定可以將USB儲存裝置資料傳輸效率進一步提升。SCSI擁有更大的彈性和特性，過去和ATA競爭之下，因為成本高昂，因而市場不大，都使用於高檔電腦市場和MAC；不過現在USB 3.0搭配UAS協定，彈性和特性都較SATA為佳，成本卻已和SATA差異不大，因此優勢突顯出來。這也顯示許多可能的搭配將逐步發生。高速介面快閃記憶體的挑戰快閃記憶體有許多好處，導入時會遇到哪些挑戰？它會讓快閃記憶體愈來愈差，減低P/E (Program/Erase)耐受性、增加錯誤校正碼(Error Correcting Code；ECC)的需求、會有不同的頁面或區塊大小、會產生較高的耗電量、在板子上要使用更多的NAND，對設計者是一項挑戰，而且英特爾、Toshiba、三星都提出非同步／同步傳輸介面像ONFi或Toggle Mode。有許多測試效能基準的工具可以使用，智微認為何者最接近真實的使用狀況就是最好的工具。另外像台灣推動的SSDA，和全球在推的JDEC也都正在研發整體適用的標準。高速介面趨勢下，需要愈來愈多的NAND Flash，例如由USB 2.0跳到SATA II，傳輸率從0.48GB/s跳到3GB/s，許多系統問題需要克服；快閃記憶體更從1、2顆朝32顆演進，台灣就有許多控制器廠商無法跨過門檻。智微過去因為USB 2.0市場太過競爭，將IP賣給許多台廠，而直接跳到SATA II，在板子、佈線、整體解決方案都已具備相當多的經驗。