機械盤歇歇吧！SSD之春已來：Intel、東芝、三星、美光、SK海力士、長江存儲集體發招

在美國矽谷加州聖克拉拉會議中心舉辦的2018 Flash Memory Summit全球頂級快閃記憶體峰會上，各大存儲廠商紛紛放出最新技術或產品，令人眼花繚亂。

相比停滯不前的機械硬碟，固態存儲真是迎來了燦爛的春天。

【Intel首款QLC快閃記憶體消費級SSD 660p：慧榮主控、1GB 1元】

Intel SSD 660p660p搭載慧榮SMI2263主控（帶DRAM），是2262EN的工藝改良版，固件由Intel自行編寫。

4bit QLC快閃記憶體來自Intel和美光合資的IMFlash工廠，此外劃分出10%的空間留給SLC緩存。

660p採用M.2 NVMe介面，走PCIe 3.0 x4通道， 官標性能方面，512GB的連續讀寫分別1500MB/s和1000MB/s、隨機速寫是90K和220K IOPS。

1TB/2TB的連續讀寫均提升到1800MB/s，隨機讀寫最高220K IOPS。

不過，QLC難免耐用性脆弱，三種容量的660p都是0.1DWPD（每天0.1次全盤寫入，即51.2GB），512GB的總寫入為100TBW，5年質保。

可靠性方面，2TB款的平均無故障時間是160萬小時。

容量方面，660p由512GB、1TB和2TB三種容量組成，價格分別是99.99美元（約合681元）、199.99美元（約合1362元）和399.99美元（約合2725元），快接近1GB 1元了。

PCworld對1TB款進行了測試，其中連續讀寫測試中，讀速只有207MB/s，遠低於標稱值，Intel屆時是沒有安裝RST（快速存儲）驅動所致。

48GB大文件拷貝測試中（從東芝RC100向660p傳輸），在SLC緩存佔用完後，速度明顯下滑，最後穩定在108MB/s直到結束。

【Intel首款數據中心QLC SSD：容量輕輕鬆鬆32TB】

除了首款面向消費級市場的QLC SSD 660p，Intel還同時推出了首款針對數據中心市場的QLC SSD，型號還是SSD DC P4500，容量驚人。

SSD DC P4500這個名字其實本來就存在，之前有2.5寸、PCI-E擴展卡、Ruler三種樣式，而新的QLC版本只有Ruler，外形也一如其名確實很像把尺子。

這並不是Intel獨創的規格，而是聯合三星、西部數據、戴爾、惠普、聯想等一票巨頭聯合打造的EDSFF，也就是Enterprise & Datacenter Storage Form Factor，企業與數據中心存儲形態，支持熱插拔、NVMe管理、獨立掉電保護、+12V供電電路等等高級規格。

相比於傳統形態的SSD，Rulder/EDSFF存儲密度更高，尤其是結合QLC快閃記憶體，單個容量可以高達32TB，相當於三座美國國會圖書館藏書容量。

一台1U伺服器可以塞入32個這樣的SSD，總容量就可以達到1PB，也就是1000TB！

同時相比傳統存儲伺服器，它還可以節省90％的功耗、95％的空間。

SSD DC P4500新版使用了64層堆疊的QLC快閃記憶體，首發起步容量4TB、8TB，後續會增加16TB、32TB，通道走PCI-E 3.0 x4，但具體性能指標尚未公布。

另外，Intel還計劃將Optane傲騰技術與QLC快閃記憶體結合起來，提升讀寫性能，號稱可以做到3GB/s持續讀取、1GB/s持續寫入。

【東芝96層QLC快閃記憶體明年量產：M.2可到20TB】

東芝Keynote的重點是BiCS4 Flash，也就是QLC快閃記憶體。

BiCS4即第四代BiCS 3D快閃記憶體，從BiCS3的64層堆疊提升到96層。

時間節點和技術指標方面，BiCS4 QLC快閃記憶體將從明年開始量產，單晶元的容量可達1.33Tb，基於U.2形態的模組可以做到85TB，基於M.2 22110可以做到20TB，相當恐怖。

大家關心的耐用性方面，東芝也將BiCS4 QLC產品的P/E（可編程/擦寫循環）從理論的1000次提升到1500次，為傳統TLC的一半，相信只要價格給力，肯定會討好消費者。

當然，在「硬貨」方面，東芝祭出了XL-Flash，通過對存儲單元結構進行調整，即更短的bitline（位線，垂直方向）和wordline（字線，水平方向），使得讀取延遲降低到當下TLC的1/10。

XL-Flash早期均採用SLC，後期將擴展到MLC。從這個角度看的話，XL-Flash和三星的Z系列SSD比較像，都是和Intel傲騰競爭的高端品。

【SK海力士宣布業內首款4D快閃記憶體：512Gb TLC】

SK海力士在NAND市場的全球份額排名第五，DRAM份額全球第二。

首先是3D NAND的技術路線選擇，SK海力士稱，CTF（Charge Trap Flash，電荷捕獲型）比Floating Gate（浮柵型）存儲單元面積更小、速度更快、更耐用（P/E次數多）。

其實三星從2013年的第一代V-NAND 3D快閃記憶體就開始使用CTF了，東芝/西數（閃迪）的BiCS亦是如此。當然，美光/Intel還是堅持浮柵，不過這倒無所謂，畢竟他們有更厲害的3D Xpoint（基於相變內存，還一說是ReRAM磁阻式內存）。

接下來，SK海力士宣布推出了全球首款4D快閃記憶體。

從現場給出的技術演示來看，4D快閃記憶體和此前長江存儲的Xtacking十分相似，只不過外圍電路（PUC，Peri.Circuits）在存儲單元下方，好處有三點，一是晶元面積更小、二是處理工時縮短、三是成本降低。

參數方面，號稱業內第一款4D快閃記憶體是V5 512Gb TLC，採用96層堆疊、I/O介面速度1.2Gbps（ONFi 4.1標準）、面積13平方毫米，今年第四季度出樣。

BGA封裝的可以做到1Tb（128GB），模組最大2TB，塞到2.5寸的U.2中更是可以做到64TB，2019年上半年出樣。

性能方面，V5 4D晶元面積相較於V4 3D減小20%、讀速提升30%、寫速提升25%。

另外，V5 4D也規划了QLC快閃記憶體，通過96層堆疊，單Die最小1Tb，明年下半年出樣。

SK海力士內部的4D快閃記憶體已經推進到了128層堆疊，很快可以做到單晶元512GB，2025年做到單晶元8TB。

目前，SK海力士的3D NAND是72層堆疊，單晶元最大512Gb（64GB），首款企業級產品PE4010已於今年6月份出貨給微軟Azure伺服器。

【美光力推數據中心上QLC SSD：性能4倍於萬轉機械盤】

CuA是CMOS under Array的縮寫，即將外圍CMOS邏輯電路襯於存儲晶元下方，它有三大好處，提高了存儲密度、降低了成本、縮短了製造周期。

CuA將用於美光的第四代3D NAND中，號稱比第三代（96層堆疊）寫入帶寬提升30%、每存儲位的能耗降低40%。

第二個重點就是QLC快閃記憶體，早在今年5月份，美光就推出了全球首款QLC SSD，5210 ION系列，面向企業級存儲，2.5寸SATA規格，容量有1.92TB、3.84TB和7.68TB。

美光稱，部署在數據中心中，1塊7.68TB的5210 ION不僅滿足存儲要求，而且核心性能（IOPS）達到6900次，超過了4塊2.4TB的10K（萬轉）機械硬碟，後者僅1776 IOPS。

可能很多人說了，1塊5210 ION肯定比4塊萬轉HDD貴，但現在引入一個TCO（總擁有成本）的概念，SSD性能提升了3倍，單位時間的實現經濟效益提高，在服役期內完全就能將採購成本淹沒，且還不說機械硬碟對空間的佔用和巨大的運行雜訊。

而部署基於Centos/3節點Ceph存儲系統集群的Linux伺服器時，24塊8TB的5210 ION SSD可以實現70Gbps的讀取速度，讓機械硬碟望塵莫及。

【三星量產業內首款消費級QLC SSD：1TB起步、540MB/s】

三星今晨正式宣布開始量產業內首款、面向消費級的QLC（4bit存儲） SSD，採用SATA3介面、最大容量4TB。

三星所使用的QLC快閃記憶體是第四代V-NAND，64層3D堆疊，單晶元容量1Tb。

雖然QLC由於存儲密度增大、電荷減少導致處理要求增大， 但三星稱，他們通過使用3bit TLC的主控和TurboWrite技術，使得QLC SSD實現和TLC同級的性能。

具體來說，三星QLC SATA SSD的連續讀速是540MB/s、寫速是520MB/s，提供三年質保（860 EVO/PRO是5年質保）。

容量規格上，三星的QLC SATA SSD採用2.5寸/7mm外形，除了4TB，還有1TB、2TB容量供選擇。

稍稍遺憾的是，三星未公布產品命名和具體價格。

【長江存儲3D NAND架構Xtacking揭秘：I/O速度看齊DDR4】

今晨結束的Flash Memory Summit（快閃記憶體技術峰會）的首日Keynote上，長江存儲（Yangtze Memory Technology，YMTC）壓軸出場，介紹了新的3D NAND架構Xtacking。

長江存儲稱，數據產生的能力和貯存能力的增長是嚴重不對等的，2020年左右將產生47ZB（澤位元組，470萬億億比特），2025會是162ZB。

雖然多數數據可能是垃圾，但存儲公司沒有選擇性，其唯一目標就是儘可能多地保存下來。

長江存儲將NAND快閃記憶體的三大挑戰劃歸為I/O介面速度、容量密度和上市時機，此次的Xtacking首要是提高I/O介面速度，且順帶保證了3D NAND多層堆疊可達到更高容量以及減少上市周期。

當前，NAND快閃記憶體主要沿用兩種I/O介面標準，分別是Intel/索尼/SK海力士/群聯/西數/美光主推的ONFi，去年12月發布的最新ONFi 4.1規範中，I/O介面速度最大1200MT/s（1.2Gbps）。

第二種標準是三星/東芝主推的Toggle?DDR，I/O速度最高1.4Gbps。不過，大多數NAND供應商僅能供應1.0 Gbps或更低的I/O速度。

此次，Xtacking將I/O介面的速度提升到了3Gbps，實現與DRAM DDR4的I/O速度相當。

那麼長江存儲是如何實現的呢？

據長江存儲CEO楊士寧博士介紹，Xtacking，可在一片晶圓上獨立加工負責數據I/O及記憶單元操作的外圍電路。存儲單元同樣也將在另一片晶圓上被獨立加工。

當兩片晶圓各自完工後，Xtacking技術只需一個處理步驟就可通過數百萬根金屬VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互聯通道)將二者鍵合接通電路，而且只增加了有限的成本。

官方稱，傳統3D NAND架構中，外圍電路約佔晶元面積的20~30%，降低了晶元的存儲密度。隨著3D NAND技術堆疊到128層甚至更高，外圍電路可能會佔到晶元整體面積的50%以上。

Xtacking技術將外圍電路置於存儲單元之上，從而實現比傳統3D NAND更高的存儲密度（長江的64層密度僅比競品96層低10~20%）。

在NAND獲取到更高的I/O介面速度及更多的操作功能的同時，產品開發時間可縮短三個月，生產周期可縮短20%，從而大幅縮短3D NAND產品的上市時間。

應用

長江存儲稱，已成功將Xtacking技術應用於其第二代3D NAND產品的開發。該產品預計於2019年進入量產，現場給出的最高工藝節點是14nm。

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