NV和NVM存储器的未来发展趋势

闪存的未来

闪存是目前的成熟技术。大多数独立闪存产品内的闪存具有比集成在MCU内的闪存更高的密度，这是因为集成在MCU中的闪存必须采用与实现逻辑电路相同的工艺。

独立闪存也有不同的格式，从芯片到可接拆设备，诸如CF卡、SD/XD、MiniSD、MicroSD、记忆棒和USB盘。其中这些产品已用在嵌入式应用中，如WinSystems的16 GB工业级CF卡（图5）。它的双通道操作支持40MBps的持续读传输速率和30MBps的写操作速率。



嵌入式应用还有更多的选择。可插入到IDE标识头的模块对硬盘来说是一个常见替代。最初，这些闪存的容量很小。不过，现在其容量已大大增加，从而使得这些闪存在许多应用中不仅能用于引导代码存储，而且还能完全替代硬盘。

Western Digital Solid State Storage(前身是Silicon Systems)是采用Small Form Factor (SFF) SIG Silicon Blade外形因子的闪存硬盘供应商。其Silicon Drive Blade具有锁存功能且坚固耐用，是Western Digital Solid State Storage推出的10脚模块的替代品（图6）。它有多种供应渠道，可插入大多数PC主板上的10脚标识头中。



相比其它技术选择，闪存外形在决策时往往不是很重要。是NAND，还是NOR？是SLC，还是MLC？这些技术抉择使设计师必须面临一系列取舍权衡。没有一种产品能满足所有应用需求。事实上，在一些更苛刻的应用中，要采用多种闪存技术。

我们可从东芝产品的一些常用指标了解设计师必须做出哪些权衡。例如，NAND的擦除速度是2ms，而NOR是900ms。另一方面，NOR的容量是NAND 的4倍，可达到256 Mb，且还在不断提升。当采用103MBps时钟时，NOR的读速率至少是NAND的4倍。但NOR的写速率在0.5MBps水平，而SLC NAND的是8MBps。

SLC和MLC具有相似的权衡取舍。MLC具有更高密度，但写次数要少得多。所有闪存技术都有局限性，这使得MRAM和FRAM等替代技术很抢.手。若MRAM和FRAM技术能以类似的价格提供接近或超过闪存的容量，那么存储器市场的版图将显著改观。遗憾的是，这不太可能在短期内出现。

这意味着损耗均衡技术正变得越来越重要，特别是考虑到MLC技术在这方面的局限，以及其明显更大的容量。硬盘更换的目标期限是5年。虽然这对企业级方案足够长了，但对生命周期更长的嵌入式应用来说，未必合适。这意味着设计人员必须要比以往留意更多的规格。

SandForce 的SF-1500 SSD控制器专为MLC闪存所设计（图7），它可提供至少5年使用寿命、30k IOPS(每秒输入/输出数)的随机读/写速率、以及250MBps的连续读/写操作速率。对硬盘来说，它相当于5k IOPS/W与20 IOPS/W之比。



SandForce采用的DuraClass技术也应用了独立硅部件冗余阵列（RAISE），本质上是带芯片的RAID。它与先进的动态损耗均衡和先进的纠错编码(ECC)支持相结合，允许SandForce支持的固态硬盘(SSD)达到企业级存储对性能和寿命的要求。

替代技术将很难满足这些要求，除非采取类似的方法来规避MLC闪存的局限性。例如，为保证5年使用寿命，许多替代技术强制规定了每天最多的写次数。SandForce可在512GB、1.8英寸SSD内支持单片控制器方案。

海量存储器

SSD是海量存储解决方案的一种。SSD已经消灭了1英寸硬盘市场，并正在逐步增加其在1.8英寸、2.5 英寸甚至3.5英寸硬盘市场的份额。在外形方面，SSD也有很大差异性，它们不遵循常规的硬盘配置。这也是为什么SSD可很容易地放在电路板上，而硬盘却难以做到这一点。

尽管如此，在所能达到的最大容量方面，SSD仍不及硬盘。从价格/千兆字节的角度，硬盘也是赢家。SSD取代硬盘的转换点在不停移动，但这只是简单地意味着设计人员和用户可拥有更多选择。

1.8英寸硬盘最受移动设备青睐。也正是在这里，消费者对闪存和硬盘之间的选择变得更困难。虽然对设计师来说，这很容易，因为SSD和硬盘都可提供这种外形。（但价格和容量间的权衡依然存在。）

大多数动作发生在2.5英寸领域。它包括像富士通的500GB Handy Drive那样的外接硬盘（图8）。在几个月以前，该容量还是3.5英寸硬盘的容量上限。



由于大量硬盘可容易地安装在1U机架内，因此外形因子也已经显著影响了服务器的设计。更重要的是，该数量大大超过了RAID配置的最低要求，从而促成了该控制器市场的增长。一个八驱动RAID系统已不再新奇。相反，它已成为一个标准选择，而在高端存储系统，甚至出现了更多驱动器。

与3.5英寸硬盘的容量比，2.5英寸仍是小巫见大巫。但对RAID系统来说，个头大小并非一切，因对较小硬盘配置来说，其系统重建次数要更少。

不要忽略3.5英寸市场。像希捷的Barracuda LP硬盘就具有2TB的容量，它着眼的是满足数字录像机对视频存储的容量需求（图9）。如果电影公司认可这种越来越大的存储能力能给他们带来机会，则 3.5英寸硬盘市场将会非常火爆。若果如此，3.5英寸硬盘很可能供不应求。



RAID 将继续与3.5硬盘一起发挥作用，特别是在消费电子应用。但是，使用户不了解这点很重要。可以很容易地解释为什么要为消费者提供更大存储容量，甚至也能说得通为什么要借助RAID减小容量、以改善可靠性。但要理解RAID 1和RAID 5的区别则是完全不同的另一码事。