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简析:固态硬盘(SSD)相关概念

时间:06-11 来源:存储在线 点击:

  目前闪存在企业级应用也越来越多,包括混合闪存阵列以及全闪存阵列全面上市,而且Gartner机构预测,未来几年闪存会有很大的发展。这里提的闪存概念是SSD概念,即固态硬盘,而固态硬盘是由多个NAND闪存芯片组成的。采用FLASH芯片作为存储介质,这也是我们通常所说的SSD。这种SSD 固态硬盘最大的优点就是可以移动,而且数据保护不受电源控制,能适应于各种环境。本文章主要目的是让用户了解各个闪存术语的概念,能够明白闪存阵列一些概念。

  在2017年:闪存威胁传统硬盘 NAND增长迅猛一文中,提到Gartner已经更新了其HDD(硬盘驱动器)2012年-2017年出货量预测,预计在这5年之间NAND闪存出货量在混合硬盘中应该增加169倍。那么NAND闪存又是什么意思呢?同样在借助闪存戴尔新Compellent破旧迎新文章中,SLC和MLC固态硬盘可以混合放置在Compellent存储阵列里面。SLC和MLC是什么概念,以及细分出eSLC和eMLC是什么概念。

  上文中的"NAND闪存出货量"是指核心元件是NAND闪存芯片的SSD,NAND闪存芯片完全是市场化的产物,1989年,东芝公司发表了 NAND 闪存结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。NAND Flash具有较快的抹写时间, 而且每个存储单元的面积也较小,这让NAND Flash相较于NOR Flash具有较高的存储密度与较低的每比特成本。NAND 闪存的主要供应商是三星和东芝。NAND是利用一种叫做"浮动门场效应晶体管"的晶体管大量的有序排列起来而成的一种闪存芯片。

  那么SLC 和MLC又是什么概念呢?NAND 闪存芯片是由一种叫做"浮动门场效应晶体管"的晶体管来保存数据的。而每个这样的晶体管我们称为一个"Cell",这样的"Cell"可以组成两个方式,即SLC 和MLC,分别是是Single Layer Cell 和Multi-Level Cell的缩写,SLC是一个Cell可以保存1B的数据,MLC是一个Cell可以保存2B的数据。那么MLC容量是SLC的两倍,但是成本差不多。这样相同容量的SSD,SLC价格就会比MLC的价格高很多。但是MLC由于每个Cell可以存储4个状态,结构相对复杂,出错的几率大大增加,需要进行错误修正的动作也会大大增加,就会导致其性能大幅落后与结构简单的SLC芯片。

  在NAND Flash工厂制造处理过程中,厂商把晶元上最好的那部分Flash晶片挑选出来并用企业级的标准来检测晶片的数据完整性和耐久度。检测完成后,这些晶片被取下来改变内部参数并进行之后的比标准MLC更苛刻的测试。当这些晶片通过测试后,就被定义为eMLC级别组,余下的就成为MLC级别组了。 同理eSLC就是从SLC晶元上挑出来的优质晶片经过内参调整和企业级标准筛选的产物。

  所以性能上就是 MLC<eMLC<SLC<eSLC。 单级单元技术的程序擦除周期为10万次,多级单元技术的程序擦除周期只有3000次到5000次。eMLC的程序擦除周期为3万次,价格只有单级单元闪存的一半左右。 价格上也呈现MLC<eMLC<SLC<eSLC。

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