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PCIe或?qū)⒊晌磥鞸SD主流接口

發(fā)布時間:2012-11-08 來源:電子元件技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯:Hedyxing

導(dǎo)讀:對于SSD來說,除了主控芯片,不同的傳輸接口也決定了SSD的最終性能。目前市場上有四大傳輸接口,SATA3.0、USB3.0、雷電接口以及PCIe接口,分析各方面原因,PCIe或成未來SSD主流接口。

不同的市場對SSD的需求也有所區(qū)別:最低的需求是消費級市場,要求速度夠快,性價比高,同時保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性;其次就是工業(yè)級市場,要求能夠保證高低溫差下的可靠性;更高要求的是企業(yè)級市場,這個市場一般要求高帶寬、高速度,每秒讀寫速度達(dá)到1Gb以上,一般采用PCIE接口比較多;最高的要求是汽車和軍工市場,其中汽車點火的瞬間,電流非常大,要防浪涌沖擊。此外汽車電子還有很多規(guī)范,各種入廠認(rèn)證是最難做的,測試過程也非常復(fù)雜。軍工的要求與工業(yè)級市場差不多,但是會增加一些功能。比如快速安全刪除,在幾秒鐘內(nèi)刪除所有數(shù)據(jù),同時數(shù)據(jù)刪除后不能恢復(fù)。

隨著Flash芯片價格的大幅度下降,以及主控IC技術(shù)的進(jìn)一步提升,固態(tài)硬盤(SSD)正在日益取代傳統(tǒng)的HDD硬盤。此前,固態(tài)硬盤主要應(yīng)用于軍工領(lǐng)域以及工業(yè)企業(yè),隨著成本的下降、技術(shù)的成熟,固態(tài)硬盤逐漸開始向個人用戶普及。2012年,蘋果MacBook Pro以及超級本(Ultrabook)熱賣推動了SSD的進(jìn)一步普及,越來越多的消費者開始認(rèn)識到SSD的優(yōu)點。 

在此領(lǐng)域中,目前主要有三大解決方案。第一:三星的SSD整體解決方案,即主控+緩存+PCB+存儲芯片;第二:Intel的主控解決方案,Intel自主研發(fā)的主控解決方案;第三:臺灣JMicron的主控方案,因其成本低廉,是目前山寨SSD的首選方案。

四大傳輸接口盤點,PCIe或成最終趨勢

除了主控芯片,不同的傳輸接口也決定了SSD的最終性能。支持SATA接口或USB接口的目前市面上主流的SATA芯片廠商包括SandForce、Jmicron、Toshiba、Marvell、SMI、Indilinx等,而瑞薩電子(與NEC合并)、德州儀器、祥碩、威盛等廠商則是目前主流的USB3.0芯片廠商。隨著SSD傳輸速度的進(jìn)一步提升,傳統(tǒng)的SATA2與USB2.0接口正在逐漸被SATA3.0接口與USB 3.0接口所取代。其中USB3.0高速接口技術(shù)最大傳輸帶寬高達(dá)5.0Gb/s,也就是625MB/s,并向下兼容USB2.0接口。SATA 3.0則提高到了6Gbit/s,同時向下兼容SATA2接口。目前INTEL和AMD都已推出了原生的USB3.0芯片,而瑞薩電子(NEC),以及德州儀器、祥碩、威盛等廠商均推出了各自的USB3.0橋接芯片組。這里的原生是指CPU主動支持,而非原生則是由南橋的芯片提供支持。

作為傳輸接口,SATA3.0與USB3.0各有優(yōu)勢。SATA3.0傳輸速度更高,根據(jù)DRAM eXchange日前進(jìn)行的一項主流SSD評測,目前SATA3.0理論傳輸速率最高上限為600MB每秒。USB3.0的速度相比SATA3.0稍微低一點,但是在所有接口中體積是最小的,因此可以做得非常薄。既可以做成名片大小的移動硬盤,也可以作為內(nèi)置硬盤使用。知名硬盤廠商Renice日前就推出了其USB 3.0芯片U3127,不過Renice并不是主流的USB 3.0芯片廠商,其目的并不是賣主控,而是為他們的產(chǎn)品和大客戶服務(wù)。

據(jù)了解,Renice針對USB3.0芯片做了很多新的功能和創(chuàng)新:一種是空間加密,在硬盤中選出一部分空間來做加密,用任何的工具和掃描方式都找不到,通過一個熱鍵和密碼輸入才會顯示。另一種是把數(shù)據(jù)在硬盤中做成虛擬光盤形式,可以讀取,不能刪除。此外,還在原生的功能基礎(chǔ)上增加了斷電保護(hù)的功能,支持熱插拔。

SATA μSSD市場需求不大

不過也有不少人認(rèn)為SATA3.0是一個過渡性的接口。2011年,SATA國際組織宣布發(fā)表SATA-Express以及SATA μSSD標(biāo)準(zhǔn),其中SATA-Express和雷電接口的速度都已超過了6Gb。其中的μSSD實際上是一個主控+Nandflash晶圓封裝在了一起,這款產(chǎn)品將使用新的引腳,使產(chǎn)品能做成BGA封裝形式的單個芯片。μSSD標(biāo)準(zhǔn)使用統(tǒng)一的引腳,第一次統(tǒng)一了接口。SATA μSSD標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品最大的好處是,對比現(xiàn)有的固態(tài)硬盤不需要傳統(tǒng)意義上的“接口”進(jìn)而能做到體積更小,更輕薄,是適合移動設(shè)備的嵌入式存儲解決方案。著名閃存設(shè)備廠商SanDisk日前就發(fā)布了SATA μSSD標(biāo)準(zhǔn)iSSD產(chǎn)品。

目前來看,μSSD現(xiàn)在市場需求還不大,而且價格也比較高,比普通的SSD要貴1.5倍左右。另外最大的問題是沒有辦法替換,如果壞掉的話進(jìn)行更換是非常困難的一件事情。此外,從制造成本角度來考慮,μSSD雖然省錢,但是它必須占據(jù)大量的資金來做庫存,需要承擔(dān)一定的風(fēng)險。比如只需要3000個μSSD,但是至少要預(yù)定10萬個才會生產(chǎn)。相對來說,2.5寸標(biāo)準(zhǔn)的SSD就不存在這種風(fēng)險,因為芯片都是標(biāo)準(zhǔn)件,用多少就可以采購多少,所以成本就可以做得很低。

雷電接口成本過高

相比前面幾種接口,2011年Intel發(fā)布的“Thunderbolt”雷電接口技術(shù)則更關(guān)注大容量視頻傳輸,并整合HDMI接口。針對超極本,英特爾提供了兩個不同的雷電(Thunderbolt)控制器解決方案,即DSL3310和DSL3510。其中DSL3310是一個12x12mm的芯片,提供了兩個通道PCIExpress帶寬,功耗2.1W;DSL3510提供4個PCIExpress通道帶寬,功耗2.8W。DSL3510也支持菊環(huán)連接設(shè)備,因此它成本更低,體積更小,更省電。除此之外,英特爾還有一款DSL2210芯片,代號PortRidge,它是成本最低的雷電解決方案。它不支持菊花鏈和傳輸DisplayPort信號,但它仍然提供了兩個通道PCI Express帶寬。

單從技術(shù)參數(shù)上來看,Thunderbolt幾乎是USB 3.0速度的2倍。同時作為一項超高速度連接技術(shù),Thunderbolt支持PCIE數(shù)據(jù)傳輸以及Display Port顯示技術(shù),可以同時對數(shù)據(jù)和高清視頻信號進(jìn)行傳輸,并且每條通道都提供雙向10Gbps帶寬(這是非常大的優(yōu)勢)。Thunderbolt是Intel希望進(jìn)軍高速傳輸領(lǐng)域的一大嘗試,不過目前支持的廠商不多,除了蘋果在Macbook Pro上已支持外,未來的超極本上相信也將逐漸普及。

PCIe接口或成未來趨勢

相對來說,未來更可能的趨勢是PCIe接口,把SSD做到筆記本或平板電腦中,直接采用PCIE 3.0的接口。PCI Express (PCIe) 最近積極朝低功耗領(lǐng)域擴(kuò)展,預(yù)計明年起將Ultrabook 、平板電腦(tablets)和智能手機(jī)都納入目標(biāo)市場。這種強(qiáng)化的互連技術(shù)據(jù)稱能讓移動裝置在連接到高性能外圍,如 60GHz 無線網(wǎng)絡(luò)控制器和固態(tài)硬盤(SSD)時,降低兩倍到四倍的功耗。作為PC和 服務(wù)器的I/O骨干技術(shù),PCI特別任務(wù)小組(PCI Special Interest Group)希望今年底前能通過針對PCIe 3.0 底層軟件的新版規(guī)范。該程序代碼將執(zhí)行在由 MIPI 聯(lián)盟(MIPI Alliance)定義的M-PHY實體層芯片上,為移動裝置提供全新接口。

最新的PCIE 3.0規(guī)范已將數(shù)據(jù)傳輸率提升到8GHz,并保持了對PCIE 2.x/1.x的向下兼容。雖然現(xiàn)在PCIE的要求比較高,價格也很貴,目前主要是Intel Ivybridge芯片組中提供原生支持,但未來如果有其它廠商單獨做成芯片后成本就會降低。PhotoFast就發(fā)布了一款采用PCIe X8接口的SSD,命名為G-Monster-PCIe。這款SSD具有256GB、512GB、以及1TB三種容量規(guī)格,采用PCIe X8接口,內(nèi)部具備了RAID 0控制芯片,并板載緩存,其讀寫速度分別高達(dá)驚人的750MB/s和700MB/s。

宇瞻(Apacer)也推出類似的解決方案,差異之處是透過外接PCIE來處理,產(chǎn)品名稱為PHFD(PCIe Hybrid Flash Drive),可以把接上的PCIE SSD當(dāng)成硬盤的快速存取,常用的數(shù)據(jù)或程序會留在SSD,系統(tǒng)就會優(yōu)先讀SSD里的東西,進(jìn)而加速系統(tǒng)速度。

總的來說,接口的不斷升級只為提升設(shè)備的傳輸速度 ,帶來更好的用戶體驗。
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