SSD來(lái)勢(shì)洶洶 廠(chǎng)商競(jìng)相投入
手機(jī)訪(fǎng)問(wèn)
工業(yè)控制向來(lái)多以硬碟作為主要儲(chǔ)存載體，后來(lái)以等快閃記憶體作成的CF、SD等記憶卡普及后，工控領(lǐng)域開(kāi)始導(dǎo)入，這兩項(xiàng)技術(shù)各有其優(yōu)劣勢(shì)，從2008年開(kāi)始，挾兩者之長(zhǎng)的SSD開(kāi)始商品化后，工業(yè)儲(chǔ)存市場(chǎng)開(kāi)始出現(xiàn)變化，兩年后的今天，幾乎各大Flash廠(chǎng)商都已開(kāi)始推出SSD產(chǎn)品，并將觸角延伸到各領(lǐng)域，成為儲(chǔ)存技術(shù)最耀眼的新星。
從架構(gòu)面看，工控設(shè)備與一般消費(fèi)性產(chǎn)品類(lèi)似，效能方面甚至還較低，不過(guò)如果就此把消費(fèi)性產(chǎn)品作為工控設(shè)備零組件，將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。凌華科技指出，工控設(shè)備環(huán)境與一般消費(fèi)性產(chǎn)品差異極大，先不說(shuō)制造現(xiàn)場(chǎng)的高溫、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，在其他垂直應(yīng)用領(lǐng)域如國(guó)防軍事、醫(yī)療、車(chē)載、航太產(chǎn)業(yè)的設(shè)備使用環(huán)境，其嚴(yán)苛并不亞于工廠(chǎng)，像是車(chē)載的高振動(dòng)、高粉塵，航太設(shè)備的高溫差。
險(xiǎn)惡的應(yīng)用環(huán)境為工控系統(tǒng)帶來(lái)重大挑戰(zhàn)，貿(mào)然使用一般消費(fèi)性產(chǎn)品，將有可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，出現(xiàn)無(wú)預(yù)警停機(jī)的狀況。因此寬溫、抗震、低熱、低耗電的產(chǎn)品，成為工控系統(tǒng)首選。
NAND Flash跌價(jià) SSD翻紅
在儲(chǔ)存端，工業(yè)控制向來(lái)多以硬碟作為主要儲(chǔ)存載體，后來(lái)以等快閃記憶體作成的CF、SD等記憶卡普及后，工控領(lǐng)域開(kāi)始導(dǎo)入，這兩項(xiàng)技術(shù)各有其優(yōu)劣勢(shì)，硬碟屬機(jī)械式運(yùn)作，容易因振動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備停擺，穩(wěn)定性欠佳，CF、SD記憶卡則是容量不大應(yīng)用有限，然而從2008年開(kāi)始，挾兩者之長(zhǎng)的SSD開(kāi)始商品化后，工業(yè)儲(chǔ)存市場(chǎng)開(kāi)始出現(xiàn)變化，兩年后的今天，幾乎各大Flash廠(chǎng)商都已開(kāi)始推出SSD產(chǎn)品，并將觸角延伸到各領(lǐng)域，成為儲(chǔ)存技術(shù)最耀眼的新星。
SSD并非近期才有，早在四十年前的1970年代就已被研發(fā)出來(lái)，不過(guò)當(dāng)時(shí)Flash不但價(jià)格昂貴，并且容量過(guò)小，因此一直被擱置，直到這幾年NAND Flash價(jià)格快速崩跌，再加上控制晶片技術(shù)有了新突破，SSD才快速翻紅，吸引各大廠(chǎng)商投入。
宇瞻科技產(chǎn)品經(jīng)理陳偉齡指出（圖1），SSD的關(guān)鍵零組件NANDFlash的不斷下跌，SSD裝置在成本上已逐漸趨近消費(fèi)者可接受的范圍，目前主流容量落在64GB等級(jí)，而在專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用中，例如伺服器、工業(yè)用電腦等，SSD具不可撼動(dòng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，觀(guān)察目前的SSD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，大容量與高速化再加上導(dǎo)入效能表現(xiàn)更佳的SSD控制器，持續(xù)挑戰(zhàn)儲(chǔ)存媒體的效能極限，仍是SSD在主流應(yīng)用市場(chǎng)上不斷被邊緣化的環(huán)境下，積極竄出搶攻市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵。
效能優(yōu)勢(shì)明顯 SSD應(yīng)用漸廣
SSD基于架構(gòu)與原理上的差異，在裝置的應(yīng)用表現(xiàn)可大幅改善傳統(tǒng)大容量?jī)?chǔ)存需求所仰賴(lài)的硬碟技術(shù)，如隨機(jī)讀寫(xiě)所耗時(shí)間因?yàn)椴煞e體電路的架構(gòu)，透過(guò)SATA2傳輸介面采256KB的資料區(qū)塊進(jìn)行隨機(jī)讀取效能測(cè)試，可輕松達(dá)到90~100MB/Sec。同樣的條件進(jìn)行隨機(jī)寫(xiě)入，也至少有35~40MB/Sec的表現(xiàn)。相較5,400rpm采SATA2的硬碟進(jìn)行對(duì)比，其表現(xiàn)不管是隨機(jī)讀或?qū)�，測(cè)試結(jié)果都落在20MB/Sec上下，兩者效能差異最高可達(dá)5倍水準(zhǔn)。
再來(lái)觀(guān)察實(shí)際裝載效益，SSD的節(jié)能表現(xiàn)也相當(dāng)突出，例如，SSD的運(yùn)作溫度較低，整機(jī)系統(tǒng)尤其是機(jī)殼內(nèi)空間相對(duì)較小的Notebook，其散熱條件相對(duì)較差，SSD的發(fā)熱量較低反而是相對(duì)較合適的裝載條件。另在筆記型電腦應(yīng)用中，原本需針對(duì)硬碟發(fā)熱問(wèn)題所進(jìn)行的機(jī)構(gòu)改善或加強(qiáng)散熱風(fēng)扇散熱機(jī)制，都可因裝載SSD而得到簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與壓低成本等多重效益。
在環(huán)保效益部份，SSD亦具備極佳的優(yōu)勢(shì)，例如，主要采用的筆記型電腦平臺(tái)，在SSD無(wú)大量耗電的機(jī)械運(yùn)作能源消耗條件下，電池采用量也可因此相對(duì)減少。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)iSuppli曾針對(duì)SSD節(jié)能提出觀(guān)察：快閃記憶體架構(gòu)的SSD若用于筆記型電腦，與采傳統(tǒng)硬碟架構(gòu)的筆記型電腦進(jìn)行比較，SSD搭配4 cell的鋰電池的電力表現(xiàn)，則相當(dāng)于采6Cell的傳統(tǒng)硬碟筆記型電腦架構(gòu)，若假設(shè)2013全球筆記型電腦出貨達(dá)2.5億臺(tái)，這些電腦都換上SSD并搭配4Cell電池，則可讓全球筆記型電腦少用了8,000個(gè)電池芯，SSD帶來(lái)的環(huán)保效益相當(dāng)明顯。
性?xún)r(jià)比佳 SSD前景看俏
SSD的價(jià)格容量比雖仍不敵硬碟的低成本優(yōu)勢(shì)，兩者仍有不小的成本差距，但綜合效能、省電、穩(wěn)定等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)考量，選用SSD的C/P值并不會(huì)遜于硬碟。先前提出的效能比較數(shù)據(jù)，為一般入門(mén)級(jí)SSD裝置的效能表現(xiàn)水準(zhǔn)，目前主流規(guī)格在搭配新型控制晶片與強(qiáng)化資料快取架構(gòu)，寫(xiě)入速度已有170~200MB/Sec以上表現(xiàn)，搭配Wear Leveling技術(shù)，裝置亦具備200萬(wàn)MTBF水準(zhǔn)上下，應(yīng)足以消弭使用者對(duì)于低價(jià)MLC(Multi LevelCell)的大容量SSD應(yīng)用疑慮。目前市售SSD主流容量，也從64GB~256GB不等，64GB容量市場(chǎng)價(jià)格落在148美元，而128GB單價(jià)在270美元上下。
希旺科技產(chǎn)品經(jīng)理陳科宏（圖2）則指出，市場(chǎng)進(jìn)入關(guān)鍵仍以「價(jià)格」考量為主，目前市面上的SSD產(chǎn)品仍是較具容量、成本優(yōu)勢(shì)的MLC型NANDFlash產(chǎn)品，而MLC基于物理限制，很明顯會(huì)隨著制程微縮導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定度與耐用度表現(xiàn)下滑。SSD業(yè)者在追求低成本與高容量的同時(shí)，也發(fā)展各式技術(shù)加以改善。例如，透過(guò)控制IC核心支援能力進(jìn)行修正，例如，針對(duì)故障區(qū)塊管理或針對(duì)MLC元件特性，采最佳化的平均抹寫(xiě)、錯(cuò)誤偵測(cè)&修正等支援性技術(shù)改善裝置的效能表現(xiàn)。
SSD的裝置效能瓶頸，可以從外部傳輸介面、Flash晶片與控制晶片與Flash晶片本身的效能觀(guān)察。針對(duì)外部的傳輸瓶頸限制，目前已有業(yè)者積極發(fā)展控制IC的關(guān)鍵技術(shù)，例如，采取SATA架構(gòu)傳輸介面設(shè)計(jì)，而控制晶片所應(yīng)用的為控制器，也會(huì)朝32bit處理器架構(gòu)進(jìn)行架構(gòu)上的升級(jí)，或采取搭配外部更高速的記憶體(例如DRAM、SRAM)，進(jìn)行資料讀寫(xiě)的快取 (Cache) 應(yīng)用等，提升SSD自外部傳輸與內(nèi)部連結(jié)的管控與效能實(shí)力。
工控SSD采購(gòu)須知
SSD在工業(yè)儲(chǔ)存的優(yōu)勢(shì)愈來(lái)愈明顯，應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸打開(kāi)，凌華科技指出，在KIOSK、Thin Client、POS、自動(dòng)提款機(jī)、車(chē)用電腦等領(lǐng)域，導(dǎo)入速度會(huì)較快。至于在工廠(chǎng)環(huán)境，凌華則提出了幾點(diǎn)導(dǎo)入建議，包括溫度、穩(wěn)定性與控制IC的設(shè)計(jì)功力。
首先是溫度方面，由于工控環(huán)境的溫差較一般商用環(huán)境大，例如在鍋爐旁或部份高緯度地區(qū)的工廠(chǎng)，其溫差就可能相差到攝氏100度，在此情況下，SSD的寬溫設(shè)計(jì)要相當(dāng)注意，一般的儲(chǔ)存設(shè)備可分為運(yùn)作與儲(chǔ)存兩部份的溫度，也就是在運(yùn)作時(shí)與靜態(tài)時(shí)，兩者的溫度會(huì)有不同要求，現(xiàn)在市面上的工規(guī)SSD，其寬溫設(shè)計(jì)多為攝氏-40~80度，已足以應(yīng)用在大部分環(huán)境，而一般非工規(guī)SSD，寬溫則多僅在攝氏-20~60度，看似已經(jīng)足夠包涵大部分應(yīng)用，但在更為嚴(yán)苛的環(huán)境中，還是會(huì)有穩(wěn)定方面的疑慮。
第二個(gè)考量是穩(wěn)定性。凌華科技指出，工廠(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)直接涉及企業(yè)命脈，必須保持穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)，一旦發(fā)生飛預(yù)期停機(jī)，輕則浪費(fèi)工作時(shí)間、人力或者半成品的丟棄，重則延遲出貨，賠上大筆違約金，因此穩(wěn)定性向來(lái)是工廠(chǎng)設(shè)備的第一要求，SSD的內(nèi)部?jī)?chǔ)存技術(shù)采用Flash架構(gòu)，不像硬碟是機(jī)械式架構(gòu)，穩(wěn)定性已然足夠，因此可以注意外殼材質(zhì)，現(xiàn)在的儲(chǔ)存設(shè)備外殼有塑膠與金屬兩種材質(zhì)，其中金屬外殼雖然價(jià)格較高，不過(guò)散熱效果佳，雖然SSD本身的運(yùn)作溫度就不高，不過(guò)在穩(wěn)定考量下，選擇金屬外殼還是一個(gè)較為保險(xiǎn)的作法。
最后則是控制IC的設(shè)計(jì)功力，不只SSD，各種Flash儲(chǔ)存設(shè)備都會(huì)用到控制IC，控制IC主要負(fù)責(zé)NAND Flash的資料輸出入控制與儲(chǔ)存空間分配，因此控制IC的設(shè)計(jì)品質(zhì)，會(huì)影響Flash的使用狀況，設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)目刂艻C，可以讓資料平均散步在每一顆NAND Flash上，而且會(huì)區(qū)隔出無(wú)法正常運(yùn)作、處于壞軌狀態(tài)的NAND Flash，降低使用者出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)，因此在采購(gòu)時(shí)，必須將SSD廠(chǎng)商的韌體設(shè)計(jì)能力納入評(píng)估因素。
硬碟與SSD的取舍考量
目前各臺(tái)灣Flash廠(chǎng)商都已投入SSD的發(fā)展，就市場(chǎng)占有率來(lái)看，SSD以開(kāi)始松動(dòng)硬碟在工控領(lǐng)域的絕對(duì)地位，隨著NAND Flash的持續(xù)下跌，兩者的價(jià)差將會(huì)速縮短，放眼未來(lái)，SSD成為工控系統(tǒng)的主流儲(chǔ)存設(shè)備，其趨勢(shì)已然確立。
除了SSD外，硬碟仍是工控系統(tǒng)主流儲(chǔ)存技術(shù)，目前仍占有大部分市場(chǎng)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，兩者如何取舍考量，可從下面幾點(diǎn)判斷。
首先是啟動(dòng)速度，由于SSD的Random Acess速度相當(dāng)快，其啟動(dòng)速度比任何一部傳統(tǒng)硬碟都快，因此很多人都以為從啟動(dòng)速度就可以知道SSD的系統(tǒng)性能較佳，因此在部份啟動(dòng)速度要求較高如Thin Client或醫(yī)療設(shè)備，SSD將會(huì)是較佳選擇。
第二則是讀取速度，這一部份用網(wǎng)路上取得的測(cè)試來(lái)看，采用硬碟的HP Mini 1000與采用SSD的Eee PC 901相比，Eee PC的SSD讀寫(xiě)速度比Mini 1000稍快，隨機(jī)讀取速度則要快上許多；隨機(jī)寫(xiě)入方面，Eee PC則相對(duì)遜色許多，因此所屬系統(tǒng)需要有經(jīng)常寫(xiě)入，或是常會(huì)用到多工作業(yè)的Windows XP時(shí)，運(yùn)作會(huì)不甚順暢，尤其若要在執(zhí)行資源使用較大的防毒軟體，情況將更嚴(yán)重。
第三則是耗電，就一般狀況來(lái)說(shuō)，硬碟的耗電量會(huì)比SSD高，不過(guò)如果系統(tǒng)低負(fù)荷像是休眠狀態(tài)時(shí)，硬碟的消耗電力會(huì)比SSD低，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)是多媒體裝置如電子看板、Kiosk、ATM等，這類(lèi)只要開(kāi)機(jī)就必需不間斷循環(huán)播出影片的系統(tǒng)，采用SSD的耗電會(huì)較佳，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有頻繁或長(zhǎng)時(shí)間休眠方面的考量，硬碟會(huì)是耗電較低的選擇。
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