手機內嵌式記憶體技術興起 領先PC加速SSD夢想起飛

SSD進入PC 還早SSD在跨進PC領域，首先要面臨寫入次數只有1萬次的問題，對手機或隨身碟，這不是問題，但是大量存取資料的PC，則影響甚鉅，而50奈米製程的NAND Flash就已經需要大量的錯誤矯正技術支援，運用在SSD上，現在技術更難以克服。連于慧／電子時報NAND型快閃記憶體( Flash)產品的應用面越來越廣泛，各種產品標準規格的重要性也越來越彰顯，無庸置疑地，SD標準規格已在快閃記憶卡產業中，取得絕對領導的地位；然隨著NAND Flash應用在外接式市場邁入成熟化，內嵌式記憶體的技術開始興起，現在整個市場都大量在談固態硬碟(SSD)應用在筆記型電腦(NB)領域中的前景，SSD最先實現的領域應是在手機，而非在PC領域中取代傳統硬碟的角色。蘋果iPhone推出後 手機的內嵌式記憶體技術受注目蘋果(Apple)在2007年推出智慧型手機iPhone，讓手機的記憶體儲存技術焦點，由外接快閃記憶卡，轉向內嵌式記憶體的技術，成了內嵌式記憶體技術最好的宣傳。蘋果iPhone在初推出之際，就鎖定以內建4GB和8GB的NAND Flash記憶體為主推機種，帶動起手機市場，甚至是整個手持式產品市場中，內建NAND Flash的風潮，現在不少手機大廠如諾基亞(Nokia)等，都推出內建NAND Flash記憶體的高階手機產品。原本手機中擴充記憶體，以外接快閃記憶卡為最大宗的選擇，快閃記憶卡的容量由512Mb、1Gb、2Gb，甚至到4Gb和8Gb，小型記憶卡的主流規格則以microSD和日系Sony主推的Memory Pro Duo規格為主，可支應目前終端消費者對於音樂、影片等數位資料的擴充和增加。然目前NAND Flash市場的應用面逐漸由單純的靜態攝影，慢慢走向動態拍攝影片，需要更高的記憶體容量和高畫質儲存介面的需求。每當使用者以快閃記憶卡來儲存動態影片的時候，最常遇到的是錄影時，會斷斷續續的問題，或是記憶卡的容量有限，需要常常更換記憶卡的問題，因此現在不少人將手機中的儲存技術焦點，放在內嵌式記憶體領域，讓消費者使用更好的儲存技術。內嵌式記憶體標準3分天下 LBA、BA NAND、eMMC和eSD在快閃記憶卡市場中，在產業崛起的初期，CF、MMC、SM、SD等各種不同的記憶卡規格制訂賽也是互爭主流地位，最後是SD標準規格順利取得壓倒性的獲勝，不論是數位相機或是手機，都是以SD陣營規格為主流。在內嵌式的NAND Flash技術領域中，目前處於初萌芽階段，還未有標準共識出爐，然已有不少規格標準和技術也都陸續浮出檯面，大致而言，內嵌式記憶體的規格陣營，可說是3分天下，包括東芝陣營主推的LBA、英特爾主導的BA NAND、原有記憶卡協會MMCA和SDA所延伸的內嵌式技術規格eMMC和eSD。東芝主導的LBA(Logical Block Addressing)規格，是內嵌式記憶體的標準界面之一，主要是以NAND Flash作為介面，再甫以一顆控制晶片來協助處理NAND Flash晶片，主要是針對50奈米製程以下的NAND Flash；2007年12月，東芝也對外正式宣布，將LBA技術規格授權給三星電子(Samsung Electronics)，讓三星一起加入力拱LBA規格之路。英特爾成立的ONFI(Open NAND Flash Interface)聯盟，則是提出BA NAND的標準，目的也是利用控制晶片的處理能力，讓NAND Flash應用在各種終端產品，尤其是內建型的產品時，能達到簡化和穩定性高的目的。最後1種是eMMC和eSD，分別由MMCA和SDA這2個協會，針對內嵌式記憶體技術所訂出來的標準規格，以原有的大家所熟悉的MMC和SD作標準界面，標榜開放式規格，eMMC和eSD基本上在設計、腳位上都一樣，此2個協會未來的重心，也都順勢由快閃記憶卡延伸至內嵌式記憶體上。亮發從2007年5月起，即在MMCA中擔任技術委員會的主席一職，2008年1月再度獲選為再度連任的資格，在此之前，MMCA的技術委員會主席職務，都是由諾基亞(Nokia)和三星分別擔任；而MMCA在2007年12月將MMC4.3規格底定，主要就是針對內嵌式記憶體的標準規範。整體來看，LBA、BA NAND、eMMC和eSD陣營的技術和規格上，或許略有不同，但概念和設計是大同小異，都是源自於同1個想法，就是NAND Flash產品在50奈米之後，遇到的難題和門檻越來越多，幾乎無法直接應用在終端產品上，都要有1個控制晶片的搭配，協助NAND Flash可以順利應用在各種產品上。50奈米以下NAND Flash ECC和讀寫能力是關鍵為了讓NAND Flash可以順利地使用在應用端產品上，50奈米製程以下的NAND Flash，其支援的控制晶片通常都要都要具備8 bit到15 bit的錯誤矯正(ECC)能力，以防如果NAND Flash出現任何問題，都可以用控制晶片的ECC功能來救回來。此外，NAND Flash寫入次數有限也使得控制晶片角色身負重任，70奈米製程的SLC晶片，其寫入次數可達10萬次，對於一般使用者而言，其實已相當夠用；但如果是MLC晶片上，寫入次數可能只有1萬次，甚至不到，這樣的讀寫能力用在隨身碟、記憶卡或是MP3等產品上，或許已經夠用，但若用在使用者需要大量寫入資料的NB，將延伸許多問題。50奈米製程的NAND Flash就已經需要大量的ECC技術支援，更遑論未來走到40奈米製程以下，NAND Flash的品質只會越來越差，但應用領域又逐漸走到PC領域，需要最穩定的儲存技術來供消費者使用，因此一定需要仰賴控制晶片的能力更加強大，協助NAND Flash順利走入PC的理想。NAND Flash問題多多 進入PC領域障礙仍高50奈米製程以下的NAND Flash越來越難處理，但又遇到SSD要進入NB領域，要取代技術和穩定度都相當高的傳統硬碟，NAND Flash的不穩定性和有限的讀寫能力，在進入NB後都顯得有點捉襟見肘；此外，目前大家最關心的NAND Flash成本過高問題，未來5~10年內，NAND Flash的成本競爭力，不可能追的上硬碟的成本結構。因此雖然現在大家都在談論SSD，希望快點將SSD應用推向NB，取代傳統硬碟，但在PC領域中，NAND Flash還有太多問題需要被解決。反而是在手機上導入SSD技術，會比PC市場普及的快，因此SSD第1個實現了領域，不會是在PC 或NB上，而是在可攜式產品上，因為在手機中的內嵌式記憶體技術，沒有取代硬碟的問題，這對可攜式的產品而言，是全新的系統觀念。目前內嵌式記憶體技術的標準規格，雖然各分天下，然平心而論，其難度都差異不大，手機廠不需要做太多的更動，只要導入成本不會增加太多，即可應用在開發的產品上；然NAND Flash產業鏈市場相當大，雖然各家NAND Flash大廠都支持不同規格，但我認為單獨NAND Flash大廠主導較不容易，未來仍是有許多合縱聯盟會出現。(羅海槎口述、連于慧整理)羅海槎，2001年創立IC設計公司亮發科技並擔任總經理職務，交通大學電信系、台灣大學電機所、政治大學企家班第18屆。歷任惠普科技市場行銷經理及新思科技(Synopsys)總監(Managing Director)與大中國區總經理。