硬盤是電腦中必不可少的存儲媒介之一。硬盤的組成是由一個或者多個鋁制碟片組成。機械硬盤做為代表，其所有的盤片都裝在一個旋轉(zhuǎn)軸上，每張盤片之間是平行并且存儲面上都有一個磁頭，磁頭關(guān)聯(lián)在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭定位在盤片的指定位置上進行數(shù)據(jù)的讀寫操作。

傳統(tǒng)機械硬盤內(nèi)部構(gòu)造圖

近幾年來推廣的固態(tài)硬盤(SSD)是在傳統(tǒng)硬盤上衍生出來的概念，簡單的說就是用固態(tài)電子存儲芯片陣列(NAND FLASH)而制成的硬盤。SSD的存儲介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存(FLASH芯片)作為存儲介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲介質(zhì)。固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同。SSD更像一個大體積的優(yōu)盤產(chǎn)品。在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。

SSD固態(tài)硬盤內(nèi)部構(gòu)造

自從SSD固態(tài)硬盤問世以來，不斷的拿出啟動快，寫入快，抗震能力強等優(yōu)勢與老式的機械硬盤做對比。由于根本技術(shù)的不同，兩者的差異還是很大的，SSD在近些年來被很多用戶爭相評論，無論抬高還是貶低，使其很多優(yōu)缺點變的有些模糊了。

通過筆者走訪ZOL硬件論壇得知，對于SSD固態(tài)硬盤如此高成本的背后能否體現(xiàn)出市場價值?相比較機械硬盤壽命方面存在的問題，兼容性差能耗高這些市場反映現(xiàn)象也值得擔憂。下面我們將全面的對這些議論點進行一次合理的分析探討。

SSD硬盤相比傳統(tǒng)機械硬盤優(yōu)勢在哪?

這個問題相信大家都毋庸置疑，速度!而在速度背后，SSD固態(tài)硬盤究竟是什么來帶的其如此高昂的成本?如果大的又是存在，為何市場普及還是如此艱難?

市場中價格相對偏低的金士頓30G SSD固態(tài)硬盤

價格之憂：巧婦難為無米之炊

早在2008年，研究報告表明SSD市場已經(jīng)創(chuàng)造不少的收入，達到了5.85億美元，并且預言到2011年將超過60億的收入。低功耗、傳輸速度快等特性使得其深受用戶的青睞;但是價格高昂、容量偏低的問題也是阻礙其市場推廣流行所在。由此，固態(tài)硬盤率先的進入到企業(yè)領(lǐng)域，2009年固態(tài)硬盤在企業(yè)級領(lǐng)域的應(yīng)用，最先被部署在外部網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)中。這些應(yīng)用是機械硬盤無力承擔的。

通過圖表我們可以看到，固態(tài)硬盤每單位容量價格和傳統(tǒng)硬盤的容價比相差很多，這縱然使很多消費者望而退步，寧愿放棄速度選擇了更大容量的機械硬盤。盡管SSD所帶來的社會利益價值是機械硬盤無法比擬的。

在計算機內(nèi)部其他零部件不斷升級的同時，機械硬盤的轉(zhuǎn)速成為了一個不得不面對的問題。當人們都在議論SSD硬盤價格如何高昂的同時，是否想到了它所帶來的社會利益價值?與其面向于企業(yè)等大型高級部署成就的優(yōu)勢相比，實在太微不足道了。盡管如此，不能得到普通消費者的市場，推廣速度就依然要緩慢進行。

速度優(yōu)勢：性能成就奠定了普及之路

咱們在回頭說說優(yōu)勢。SSD固態(tài)硬盤其傳輸能力相信大家都有所了解。從上面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對比來看，我們就可以得出結(jié)論：由于SSD固態(tài)硬盤沒有磁頭，所以幾乎不存在尋道時間這一概念，當系統(tǒng)發(fā)出指令時，不需要磁頭和盤片，而是直接從Flash顆粒上讀取，相對傳統(tǒng)的機械硬盤的尋道時間來說要快多了。這也是為什么SSD固態(tài)硬盤在傳輸速率上與普通機械硬盤差距如此懸殊了。

上圖是SSD固態(tài)硬盤后加載使命召喚6同一場景的時間對比。其中希捷1TB硬盤加載游戲的時間為16.94秒，而通過組建RAID 0模式后(將數(shù)據(jù)進行多磁盤處理，使提高運行速度)，性能有小幅提升，降至12.56秒。不過OCZ VERTEX 2固態(tài)硬盤則僅用了5.5秒就進入游戲，如此懸殊的成績也只能由SSD硬盤來完成。

隨著技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，相信固態(tài)硬盤的技術(shù)也會更加完善，成為未來企業(yè)應(yīng)用的重點。當然，盡管固態(tài)硬盤一直是人們的熱議焦點，還是受到了很多終端用戶的關(guān)注，2011年市場反響上也確切的說明著其發(fā)展正在穩(wěn)步向前。速度上的絕對優(yōu)勢奠定著發(fā)展基礎(chǔ)，在未來的一年SSD固態(tài)硬盤的普及力度也一定會繼續(xù)擴大。

SSD硬盤使用壽命很有限?

用戶的議論點中，對SSD固態(tài)硬盤使用壽命的問題頗為關(guān)注。認為其基于閃存的技術(shù)前提下，很難達到機械硬盤的讀寫次數(shù)，從而導致淘汰。

其實在硬盤的制造過程中，技術(shù)支持方面已經(jīng)做的比較完善了。雖然說，使用壽命問題是SSD硬盤不可避免的缺陷，但已普通消費者的使用需求來看，遠沒有上文觀點中的夸張，并且在一些特制的硬盤上，寫入壽命可以達到100萬到500萬次，使整體壽命達到20年以上。

機械硬盤和SSD內(nèi)部差異明顯

并且在固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)保護方面，由于內(nèi)部不存在任何機械活動部件，不會發(fā)生機械故障，也不怕碰撞、沖擊、振 省電動。這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在筆記本電腦發(fā)生意外掉落或與硬物碰撞時能夠?qū)?shù)據(jù)丟失的可能性降到最小。

沒有馬達和風扇，憑借沒有任何機械裝置獲得了0噪音、相對抗震，超低功耗等特性。目前主流用戶的電腦基本都是采用機械硬盤，當開機后硬盤開始高速旋轉(zhuǎn)，那么就會有噪音出現(xiàn)，并且在寫入數(shù)據(jù)時還會聽到硬盤咯咯的聲音。另外，盤片旋轉(zhuǎn)同空氣產(chǎn)生的摩擦就會生熱，再加上馬達旋轉(zhuǎn)的熱量，也是夏天不得不面對的問題。而SSD固態(tài)硬盤工作溫度范圍提高到了10到70度，比機械硬盤約20度的提升。

在最新的管理芯片以及閃存技術(shù)上，如果超過了SSD的使用壽命，也別擔心你的數(shù)據(jù)，因為它最多只是不能寫入了，但是你的數(shù)據(jù)都還在，只是變成只讀的罷了。

SSD硬盤內(nèi)部技術(shù)提供：NAND Flash

對于固態(tài)硬盤來說，影響其性能的主要有3個部分，一是主控，這也是SSD產(chǎn)品最核心的部分;二是NAND Flash芯片，主要分為SLC于MLC兩種;還有就是緩存?？傮w來說，主控芯片性能的高低是影響SSD性能的最主要因素，很多玩家認為NAND Flash芯片類型才是決定性的，實際上這是一個誤區(qū)，一款優(yōu)秀的主控芯片即便配上相對廉價的MLC閃存，其性能也要優(yōu)于較低的主控芯片搭配SLC閃存。

NAND Flash芯片

我們先來說說NAND Flash芯片。其就相對于另一種閃存類型NOR(非易失閃存技術(shù))，NAND能提供極高的單元密度從而達到高存儲技術(shù)，并且寫入和擦除的速度要比NOR 快得多，為固態(tài)大容量內(nèi)存的實現(xiàn)提供了廉價有效的解決方案。當然，更重要的是NAND的可擦寫次數(shù)是NOR的10倍!對于硬盤產(chǎn)品來說，這非常重要。關(guān)于 NAND Flash更多的知識，我想也有必要在這里普及一下，使我們更全面的了解SSD硬盤的工作原理。

NAND Flash的基本構(gòu)造

NAND Flash硬盤產(chǎn)品每個區(qū)塊可以確保至少100,000次的擦寫操作，這相當于普通硬盤的1,000,000小時的MTBF，已經(jīng)可以滿足應(yīng)用需求。

在NAND Flash的底層存儲上引出了兩種不同的模式，SLC(Single Level Cell)和MLC(Multi Levels Cell)，它們之間各有優(yōu)缺點，現(xiàn)在在各類不同的SSD固態(tài)硬盤產(chǎn)品中都有采用。Intel的X25-E應(yīng)用SLC，X25-M則使用了MLC，下面這樣表格可以較為直觀的展示出他們性能區(qū)別：

SLC的一個Flash存儲單元只有兩種電荷值，高低不同的電荷值表明0或者1，因為只需要一組高低電壓就可以區(qū)分出0或者1信號，所以SLC最大的驅(qū)動電壓可以做到很低。SLC結(jié)構(gòu)簡單，用一組變化電壓驅(qū)動，速度很快同時壽命較長也更為可靠，不過這種一個Block只存儲一組數(shù)據(jù)的模式無法在相同的晶圓面積上實現(xiàn)較高的存儲密度，存儲容量提高完全依賴芯片工藝的提升。

MLC故名思義在存儲單元中實現(xiàn)多位存儲能力，典型的是2bit。它通過不同級別的電壓在一個單元中記錄兩組位信息(00、01、11、10)，這樣就可以將原本SLC的記錄密度理論提升一倍。因為電壓變化更頻繁，所以MLC技術(shù)的Flash在壽命方面遠劣于SLC，同時它的讀寫速度不如SLC，一個Block存儲兩組位數(shù)據(jù)，自然需要更長的時間，這里面還有電壓控制、CRC寫入方式等因素需要考慮。

NADA Flash芯片

顯而易見，SLC在壽命和性能方面擁有獨特的優(yōu)勢，不過需要更好的工藝制程才能擁有較大的容量。而MLC雖然在容量方面有先天的優(yōu)勢，但在速度和壽命方面存在先天的不足。這就區(qū)格了它們的應(yīng)用，SLC用在不計成本追求速度和可靠性的企業(yè)級產(chǎn)品中，MLC更適合在消費級產(chǎn)品中部署。

SSD硬盤內(nèi)部技術(shù)提供：主控

主控芯片是固態(tài)硬盤的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個閃存芯片上的負荷，二則是承擔了整個數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。連接閃存芯片和外部SATA接口。不同的主控之間差異也比較大，在算法，讀寫方面存在很大的不同，從而直接導致產(chǎn)品的性能，拉大質(zhì)量差距。下面筆者就針對幾種常見的主控芯片進行說明。

Jmicron主控：山寨SSD最常用

提到Jmicron主控，相信不少用戶都記憶猶新，在最開始SSD普遍偏貴的時候，不少山寨SSD相繼問世，并且價格非常低，他們就是采用了 Jmicron推出的JMF602芯片。早期JMF602A持續(xù)讀取143MB/s，寫入93MB/s，后來改良的JMicron JMF616方案最高讀取速度270MB/s，寫入210MB/s，持續(xù)寫入130MB/s，隨機讀寫20000IOPS，僅支持SATA 3Gbps接口。

JMicronJMF612主控芯片

Intel主控

而目前市場上代表著SSD主控最頂尖水平的，莫過于Intel和SandForce兩家。先來介紹一下Intel，這家半導體業(yè)的統(tǒng)治者擁有無比強大的技術(shù)實力。也許它想做什么都沒有做不好的吧。由于其在芯片組南橋的開發(fā)過程中積累了豐厚的磁盤控制器經(jīng)驗，其固態(tài)硬盤控制器產(chǎn)品異常優(yōu)秀，算法和固件都很先進，實際性能也非常強大。

英特爾主控芯片特寫

上圖就是Intel自己的主控，圖片上芯片的編號是PC29AS21BA0，這是Intel采用34nm顆粒工藝的Gen2版本產(chǎn)品，而以前 Intel的Gen1版本的產(chǎn)品主控芯片是PC29AS21AA0，相對于Gen2版本來說，Gen1版本的產(chǎn)品是50nm，并且不支持TRIM，時間久了性能會下降。該主控同樣僅支持SATA 3Gbps接口。

SandForce主控

SandForce則是目前業(yè)內(nèi)唯一能在SSD技術(shù)上與Intel抗衡的企業(yè)，盡管其在去年才發(fā)布首款SF-1500/SF-1200主控，但是其優(yōu)秀的性能使其產(chǎn)品已經(jīng)推出便狂收追捧，其獨有的Dual Class技術(shù)將MLC SSD的性能和壽命都大幅提高，其企業(yè)級產(chǎn)品SF-1500主控可以提供5年質(zhì)保。

SandForce SF-1200主控

而剛剛發(fā)布的SF-2200系列主控更是將性能達到極致，其讀取550MB/s，寫入520MB/s，4KB隨機寫入60000 IOPS，采用SATA 6Gbps接口。

SandForce最新SF2200固態(tài)硬盤主控芯片

Marvell主控

Marvell主控是首款支持SATA 6Gbps接口的芯片，最早問世的產(chǎn)品為美光C300系列，內(nèi)部使用基于ARM架構(gòu)的處理核心，支持32-bit隊列深度的NCQ、支持 S.M.A.R.T功能、原生支持微軟的Trim指令以及第三方的Secure Erase等等特性。

鎂光C300固態(tài)硬盤主控芯片

三星主控

下圖是三星自主研發(fā)的S3C29MAX01-Y340主控，主要應(yīng)用在三星SSD上面，據(jù)悉三星SSD固態(tài)硬盤的命名是由SSD本身速度來定。

三星原廠的S3C29MAX01-Y340主控芯片

該系列據(jù)稱使用了三星的30nm級MLC閃存，SATA 3Gbps接口，支持TRIM，平均無故障工作時間150萬小時，抗震1500G。

SSD固態(tài)硬盤：如何瞄準中國存儲產(chǎn)業(yè)

推廣是首要任務(wù)

盡管描述了上述如此多的技術(shù)內(nèi)涵以外，如何打開消費市場才是固態(tài)硬盤應(yīng)當立刻解決的處境問題。以目前的流動性，固體硬盤所面對的三類人群：低價計算機-普通消費者，服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)存儲搭建-中級消費者，企業(yè)集團及Server PC市場-高端消費者。

等級的劃分也明顯成為金字塔的概念，龐大的普通消費人群成為了普及市場的主力軍。而目前價格容量等種種困難，使最主要的突破口難以打開。值得慶幸的是，自2009年以來，越來越多的制造廠商愿意從自身開始，不斷的開發(fā)技術(shù)進步，成本節(jié)約，為SSD硬盤量產(chǎn)和推廣做著或多或少的貢獻，從最早市場3%的滲透率逐步提升。并有“四年以內(nèi)，固態(tài)硬盤將徹底取代機械硬盤”的說法。

SSD 固態(tài)硬盤發(fā)展預測

介于一般消費型固態(tài)硬盤仍然停留在零售的桌機組裝市場，同時容量以32GB/40GB的低容量為主，主力推廣的廠商將策略宣傳重點放在低容量的固態(tài)硬盤上。使其做為系統(tǒng)程序執(zhí)行的區(qū)塊，而將大容量的檔案儲存放在傳統(tǒng)式硬盤上，以便推廣產(chǎn)品。而隨著NAND Flash廠商在2010年第四季將陸續(xù)轉(zhuǎn)進2xnm的制程，在今年產(chǎn)品出產(chǎn)合格率和產(chǎn)量上都有很大的提升，我們認為Flash的成本下降優(yōu)勢將可望反映在固態(tài)硬盤產(chǎn)品的售價上，消費者在產(chǎn)品本身特性就相當吸引人，價格的下降將更有效提升消費者購買的意愿。

使用壽命及效能還要進步

我們上面提到過，由于SSD硬盤與老式機械硬盤存儲裝置方面差異極大，沒有磁頭設(shè)計帶來外形小巧的同時平均磨損成為了固態(tài)硬盤老生常談的問題。理論上來講NAND Flash應(yīng)用在SSD上的壽命應(yīng)該遠遠長于應(yīng)用在其他閃存產(chǎn)品上，但由于其技術(shù)特性，重復讀寫在單一的區(qū)塊上，如何改善設(shè)計和平均分配，都是在當下首要問題。

外形小巧的同時如何解決磨損問題

有議論文章表示過，廠商在制作過程中可以采取3種方式來改變現(xiàn)狀:

1.用回老式傳統(tǒng)的SLC芯片(強制每個存儲單位只可存取一個數(shù)據(jù))

2.控制IC的過程中，設(shè)計更優(yōu)良的抹除方式，達到平均計算

3.采用新的硬件結(jié)構(gòu)，例如使用緩沖存儲器來減少NAND Flash的寫入次數(shù)

關(guān)于技術(shù)的改變思路，又不免牽扯到成本性能體積等方面。抹除平均是跨入固態(tài)硬盤制造廠商的基本技術(shù)，我們設(shè)想，在基于計算機靜態(tài)數(shù)據(jù)模式的前提下，如果能在主區(qū)域處理靜態(tài)數(shù)據(jù)，或者增加靜態(tài)平均，是否可以改善問題?總之，我們還需要等待新的產(chǎn)品出現(xiàn)才能得到答案。

SSD固態(tài)存儲的局限性

雖然SSD比磁盤技術(shù)擁有著絕對的優(yōu)越性，但涉及到存儲局限性缺點在未來發(fā)展中還需要完善。當代企業(yè)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)在設(shè)計上可應(yīng)付機械式硬盤存在的局限性，尤其是減少高延時和機械硬盤可支持的低IOPS數(shù)量的影響。而在使用固態(tài)硬盤時，上述基本事實發(fā)生了改變，存儲控制器的容量限制變成了制約因素。

由于某些原因，包括芯片密度、散熱性能等，SSD的容量總是小于磁盤驅(qū)動器。當考慮到磁盤子系統(tǒng)時，容量差別更是巨大。這意味著使用SSD的應(yīng)用要受到SSD的存儲容量的限制。所以我們又不得不提到由于容量限制導致的價格局限，目前市場上基本沒有普通消費者去采納高容量的固態(tài)硬盤。

新的科技元素產(chǎn)生的同時，市場接受需要一部分時間，用戶接受同樣需要一部分時間。從2007年中國一款固態(tài)硬盤上市至今，其實從價格到產(chǎn)品流通上已經(jīng)有了極大的改善。機械硬盤抱著價格優(yōu)勢是唯一存活的理由，周邊硬件的提升使其瓶頸體現(xiàn)會越來越明顯。固態(tài)硬盤所面對的問題其實總的來說不是在產(chǎn)品性能上，消費者也應(yīng)該相信所付出的昂貴代價換回的產(chǎn)品價值也是相當?shù)摹?/p>

重新審視SSD固態(tài)硬盤性價比

以上我們通過產(chǎn)品優(yōu)勢，技術(shù)性能到市場各方面反饋，對SSD硬盤進行了一次系統(tǒng)的分析 探討。對于很多用戶關(guān)注的問題點，我們也通過資料可以清楚的看到目前其的在開拓道路上的進展。2011年對于硬盤產(chǎn)業(yè)來說，無論是廠商從業(yè)者還是消費用戶 都是忐忑的一年，從泰國洪水制造的影響到硬盤間技術(shù)提升的激烈火拼，高速發(fā)展的DIY硬件行業(yè)中，對于SSD固態(tài)硬盤這個正走在青春期路上的典范，我們能做到的只有耐心。

毫無疑問，SSD固態(tài)硬盤是這個時代存儲介質(zhì)的先鋒者，它的應(yīng)用大大提高了人們的日常生活水平。從筆記本電腦到平板電腦，以至于未來的掌機及無線終端產(chǎn)業(yè)，相信都離不開SSD存儲介質(zhì)。

SanDisk發(fā)布integrated SSD

上圖是SanDisk發(fā)布的一種新的嵌入式硬盤“integrated SSD”(iSSD)，體積比一張普通郵票還要小，但是依然有相當高的容量和性能。SanDisk iSSD使用小型BGA封裝、支持SATA接口標準的固態(tài)硬盤產(chǎn)品，尺寸僅為16×20×1.85毫米，重量不到1克，可以直接焊接在任何主板上，用于下一代移動計算平臺，并兼容所有現(xiàn)代操作系統(tǒng)。

還好行業(yè)在不停的高速發(fā)展，會有越來越多的人投身到SSD的領(lǐng)域中。就像有大把青年揮舞著人民幣購買一臺IPhone一樣，等到技術(shù)成熟的一天必然會被消費者所接受認可。2011年固態(tài)硬盤爆炸性發(fā)展是有目共睹的，工藝的提高，價格的下降受到越來越多的認可。與機械硬盤相比，短時間以內(nèi)也許不能放言超越，但至少能與之共存。

壟斷時代不可避免

SSD固態(tài)硬盤壟斷存儲市場是不可避免的，隨著人們對速度和穩(wěn)定性的要求增高，固態(tài)硬盤的上升空間就會越大。SSD性能上的優(yōu)勢讓其在未來成長的潛力不可小覷，而且目前固態(tài)硬盤走向市場的速度似乎比預計中還要快了很多，SSD在行業(yè)中一點點長大，對于消費者也越來越親切。對于這個流入中國市場5年的硬件產(chǎn)品，這已經(jīng)是一個足夠好的時代了。

wangzhen