闪存主控缓存决定固态硬盘的三颗芯

发布时间：2020-02-10 11:39:44 阅读：次来源：花边厂家

SSD固态硬盘普及，终于解决了PC在存储性能上的短板。那么，这种依托于闪存技术的存储设备源何这般强劲？其背后又有哪些值得我们关注的技术？本文我们就以闪存领域领导品牌----闪迪旗下产品为例，探讨一下影响SSD性能表现的关键所在。

固态硬盘的三颗“芯”

与传统机械硬盘相比，固态硬盘最大的特点就是没有磁头、电机、磁盘等复杂的物理结构，而是由纯芯片构成的“电子硬盘”，因此在防震、节能和速度上有着先天的优势。随便拆开一款固态硬盘，都能在PCB板上看到无数颗芯片，而决定固态硬盘性能表现的，则是这些芯片中最为重要的三颗“芯脏”：闪存芯片、主控芯片和缓存芯片。

无论是2.5英寸SSD，还是1.8英寸的mSATA SSD，都是由无数芯片构成的半导体存储驱动器

闪存芯片：容量和品质的保证

闪存芯片就好似机械硬盘中的磁盘，决定固态硬盘的容量。问题是，固态硬盘就这么大，不可能无限度地依靠堆积闪存芯片的数量来提升容量。因此，唯有更先进的生产工艺，才能提升单颗闪存芯片的容量，进而降低大容量固态硬盘的总体成本。换句话说，谁掌握了闪存技术，谁就掌控了固态硬盘领域的核心竞争力！

扩展阅读

目前闪存芯片（或称闪存颗粒）主要以SLC、MLC和TLC三种技术架构为主。其中SLC闪存拥有无可争议的性能和寿命优势，可惜因成本较高多用于企业级产品身上；TLC闪存虽然成本低廉，但限于寿命所限主要被擦写强度不高的U盘所用；而MLC闪存则凭借均衡的寿命和性能，成为时下固态硬盘的主流。

目前掌握闪存芯片研发和生产能力的厂商不多，主要以镁光（25nm）、三星（21nm）、英特尔（20nm）以及闪迪（19nm）为主（数字越小越先进）。其中，闪迪第二代的19nm闪存（和东芝联合运营）已经量产，新工艺将闪存单元的尺寸从19×26nm缩小到19×19.5nm，节约了整整25%的内核面积，从而可以实现更大容量或者更小面积的颗粒。以闪迪至尊高速256GB固态硬盘为例，其内部仅由4颗闪迪19nm Toggle 2.0 MLC闪存构成，单颗容量高达64GB。

闪迪至尊高速256GB固态硬盘，内嵌四核闪存芯片，因此PCB板的面积也大幅缩减

小提示

在闪存芯片领域，合资建立晶圆厂是最常见的合作方式。比如镁光和英特尔携手，闪迪则和东芝配合，共同研发和生产更先进的闪存芯片。因此，从某个角度来说，英特尔的20nm闪存就镁光的，而闪迪19nm闪存又是东芝的。

主控芯片：芯片中的“全军统帅”

更先进的闪存技术能让固态硬盘的容量更大且便宜，那么，谁又来决定固态硬盘的性能呢？没错，此时就轮到主控芯片登场了。简单来说，主控芯片就好似固态硬盘中的“CPU”，通过一系列固件算法进行数据在不同闪存芯片间的“调度”，最大限度挖掘闪存芯片的读写速度，延长闪存芯片的使用寿命。

Marvell 88SS918，闪迪至尊极速所内建的目前业界最高级别的SATA3.1 6Gbps速率的SSD固态硬盘控制芯片

闪迪目前的SSD产品线主要以“闪迪固态硬盘”（低端）、“闪迪至尊高速”（中端）和“闪迪至尊极速”（高端）三大家族为主。2013年最新款的三大家族成员均采用了闪迪自家的19nm Toggle 2.0闪存，但它们的主控芯片却分别为SandForce SF2281、Marvell 88SS9175以及Marvell 88SS9187，因此相同容量的版本才会体现出不同的性能差异。

闪迪固态硬盘和闪迪至尊极速的性能对比

缓存芯片：极易被忽视的存在

机械硬盘中通常会内置16MB～64MB不等的缓存芯片，它们在机械硬盘发挥了类似内存的作用，弥补了读写速度过慢的缺陷。由于固态硬盘自身的读写速度已经很快，因此缓存芯片在固态硬盘的效果远不如机械硬盘那般明显，而且缓存芯片的大小又不影响固态硬盘的寿命（影响寿命的是闪存芯片的写入次数），因此在一些入门级或低速产品中甚至会取消内置缓存芯片的设计。

闪迪至尊极速固态硬盘内置的缓存芯片

实际上，固态硬盘中的缓存芯片全部为DRAM颗粒，其速度远比NAND要快，此时如果再借助更先进的缓存管理机制，往往能将固态硬盘的性能再拔高一个档次。以240GB版本闪迪至尊极速固态硬盘为例，在内置单颗256MB的三星K4B2G1646E-BCK0 DDR3-1600高速缓存芯片之余，其内建的8颗32GB 19nm Toggle2.0 MLC闪存颗粒还具备独特的nCache分级缓存管理系统，可提升读写性能、改善用户体验以及保持不掉速的特性。

扩展阅读

前文我们提到过，SLC是最强悍的闪存标准。而闪迪的nCache技术的原理就是将部分MLC闪存模拟成SLC模式进行编程，然后后台再把SLC模式的缓存数据写入到MLC上去。利用利用接近SLC的高写入性能和耐久度，实现了持续写入速度的翻倍。nCache算法已经被闪迪在闪存卡领域上沿用多年，技术的成熟无需多虑。

小结

看到这里，相信你已经对固态硬盘的构成，以及影响其性能发挥的原理有了更为深入的了解，此时再购买固态硬盘是不是更加游刃有余了？