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熊蓋站  -> 硬體資訊  -> 【資訊】三星3D閃存多牛逼?能用280年!

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andy6989


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 【資訊】三星3D閃存多牛逼?能用280年!

半導體技術正在進入立體堆疊時代,CPU處理器、DRAM內存、GPU顯存、NAND閃存都先後開始向3D方向發展,其中三星的3D V-NAND立體閃存已經進化到了第二代,並在日前發佈了首款面向消費級市場的立體閃存固態硬盤850 Pro。

由於還是2.5寸的SATA 6Gbps規格,性能上已經沒有太大作為,不過三星宣稱,V-NAND立體閃存在極大提升容量密度的同時,使用壽命也大大增加,最高可達2D平面閃存的10倍,但奇怪的是,850 Pro標稱的最大數據寫入量只有150TB,相當於840 Pro的兩倍而已。

真有這麼牛?AnandTech近日對此進行了專門的深入考察。

首先是和固態硬盤耐用性相關的幾個概念:
編程/擦寫循環(P/E Cycle):閃存壽命的關鍵指標,耗盡之後就沒法用了,根據閃存顆粒、工藝不同而不同,一般來說SLC>MLC>TLC、工藝越先進越少。
損耗均衡技術(WLC):S.M.A.R.T.屬性中的一個參數,初始值100,隨著設備的使用而降低,最後變為0,伺候仍可繼續使用很長一段時間(JEDEC規定能在一年內保持數據),但可靠性無法保證。
寫入放大係數(WAF):閃存寫入量與主控寫入量之比,越小越好。

【P/E次數計算】
為了計算850 Pro 3D閃存的P/E,向固態硬盤寫入隊列深度為1的128KB持續數據,記錄每次測試後的S.M.A.R.T. WLC數值和寫入量,重複十幾次就能推算出總的P/E。

結果發現,經過60次P/E之後,WLC數值就會減少1,因此總壽命是大約6000 P/E,相當於現在2D MLC閃存的大約兩倍。
那,10倍在哪裡?
1、三星撒謊了,根本沒有10倍。
2、三星在850 Pro上用的是質量較低的3D閃存,更高級的留給企業級產品。
3、三星故意限制了850 Pro的壽命,好讓企業用戶多花錢去買高級產品。
【數據寫入量計算】
不管是哪樣,現在可以計算出850 Pro的終身寫入量了:

假如每天主控寫入100GB,寫入放大係數為3x,那麼即便是128GB型號也能用7年之久,而這種寫入已經大大超出普通用戶的日常操作。
如果是每天主控寫入20GB,寫入放大係數1.5x,1TB型號就能用280多年!
當然啦,150TB的限制只考慮了低放大係數的持續數據,是一種理想情況,高放大係數的隨機數據堅持不了那麼多,但是三星表示,設置這個門檻,只是為了不讓850 Pro用在寫入密集型的企業環境中而已,普通用戶根本不用擔心。
【寫入放大係數計算】
剛才是最好的局面,現在來看最差的,改用隊列深度32的4KB隨機數據進行反覆寫入。以128GB型號為例,此時的一個P/E相當於閃存寫入129GB。

實際得到的寫入放大係數約為11x,對如今的消費級固態硬盤來說屬於正常範圍,其實一般家庭用戶那裡基本都不會超過2x。

此時,128GB型號可最多寫入不到70TB,1TB的則能堅持550TB,相當於兩天多點一次全盤寫入。
【3D閃存有多大?】
850 Pro裡的3D V-NAND閃存是32層堆疊的,三星還展示了晶圓,但並未披露顆粒的具體尺寸,而且由於堆疊都是在微米層面上,肉眼在晶圓上是看不到什麼不同的。
數了數發現,300毫米晶圓的垂直方向上有44個內核,那麼單個Die的高度大約是6.8毫米。
水平方向的寬度也可以這麼估算,或者測量單個內核的長寬比後計算。PC Perspective提供了一張近照:

使用PS量尺工具測量了一下,可知寬度是高度的大約2.05倍,那就是14.0毫米,面積就是約95.4平方毫米


單顆容量86Gb(10.75GB很奇怪的設定),容量密度就是0.90Gb/mm2,比起第一代的133平方毫米、128Gb來說,容量小了不少,面積也小了更多,密度略降,但都大大高於普通2D閃存。
至於為什麼第二代「縮水」了,大概是更小的內核良品率更高吧

【三星3D V-NAND閃存官方演示】
以下來自三星固態硬盤全球峰會官方演講,大家隨便看看。

2D平面到3D立體

就像是從平房到高樓

3D堆疊改變了閃存單元的基本結構

現在已經可以做到最多32層

單元之間互不干擾(這是新工藝的最大問題)

沿用現有的光刻技術

3D堆疊可讓單顆容量在三年後達到1Tb(128GB)

3D堆疊可讓電流降低46%(功耗和損耗更低)

3D VS. 2D

3D閃存的材料、架構、整合之變,醞釀十年了

850 Pro

第一款使用3D閃存的消費級固態硬盤

對比840 Pro:主控還是第五代的三核ARM Cortex-R4 MEX,但頻率提升至400MHz,緩存容量也翻番至最大1GB

7月21日上市,價格130-700美元

終身數據寫入量150TB,相當於每天40GB、可用十年

850 Pro

850 Pro各單元拆解


※ ※ ※ 本文為 andy6989 與 熊蓋站 共同所有,未經同意,請勿轉載 ※ ※ ※

 



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發表於:2014-07-08 16:05

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