从Intel固态盘看SSD未来之发展

固态盘（SSD，Solid State Disk），这个名字在几年前还只出现在非民用产品领域，《存储时代》网站于2004年创建时，我们所报道的SSD都集中在工业产品范畴，比如航天航空以及军用领域等等的，它们以SCSI硬盘为模型设计（尺寸、容量分级与接口），对于普通大众来说基本上是遥不可及的，就算有钱想买，你都很难找到有卖的地方。可现在的情况大不相同了，多个厂牌，不同容量的SSD如雨后春笋一般向我们涌来，价格也在迅速的下跌的中，这一切的确让我们感觉到了一种趋势在临近——我是不是也该考虑换一块SSD了？如果想买的话，可购买的渠道大大丰富了。

不过，真正让我们感受到SSD实力的，不得不说是英特尔最近发布的两款新品，分别是M系列（X25/X18）和E系列（X25）的SSD，它们出色的性能给我们留下了深刻的印象，相对于以往的同尺寸SSD来说，完全可以说是鹤立鸡群（具体的评测可以见本站的相关报道）。从这两个系列的产品中我们也能看出一些新颖的设计，我想它代表了目前SSD设计的最高水平，让我们看到了SSD未来可能的发展方向，本文希望在这方面进行一些有益的探讨。

1、高性能全整合的主控芯片决定SSD的性能

不得不说英特尔在SSD市场上属于后来者，但凭借时其在半导体技术方面上的深厚功力，我相信凡是与数据传输协议相关的，以及和存储器（以前英特尔也是以DRAM为主业之一）相关的半导体领域，如果英特尔想进入，那么它必须会这一市场带来强大的冲击。

在早前的一些SSD中，我们还能看到闪存主控与接口主控桥接的样式，这主要集中于SATA接口产品中，近两年，SATA（I/II）至NAND的整合主控芯片已经崭露头角，东芝、三星这类的传统硬盘与闪存厂商不必多说，而第三方的解决方案也已经走向成熟，这其中比较著名的就是JMICRON公司的JM602主控芯片，它实现了SATA（I/II）/USB至NAND的转接，目前已经有不少原本没有生产过硬盘的厂商，采用这款主控进入SSD市场。

早期的SSD由于主控制芯片缺乏对SATA－NAND转接的原生支持，所以还要经过桥接芯片完成接口转换

东芝128GB SSD的电路板（上），从图中可以看出已经采用了单芯片原生集成主控，具备4通道并行能力，读写能力分别是100和40MB/s，其最新出品的256GB产品（上）应该升级为8通道了，不过性能仍然平平，读写性能为120和70MB/s，与同是MLC型的X25-M相比，相差甚远

相较之下，英特尔的SSD在这方面似乎没有什么新鲜的，也是集成主控，而且还外接SDRAM做缓冲，而JM602已经内置了数据缓冲。不过，细细分析就可以看出，英特尔这次仍然带来了新意，这主要体现在通道数量的设计。

JM602的架构图，这基本上也是SSD单集成主控芯片的主流架构

OCZ出品的Core系列SSD就是采用JM602的经典产品，其中一款可以看出同时具备了USB和SATA两个接口，兼顾了移动与内置应用

从JM602的设计中，我们可以看到其在内部提供了8通道闪存控制设计，理论上可以获得8倍于单NAND闪存芯片带宽的数据传输率，多通道——这种在内存控制上提升总带宽的设计理念其实很早以前就用在了闪存相关产品领域中，我们熟悉的存储卡中就有很多产品采用了双通道设计。而在这方面，英特尔显然是行家里手。

我们看看其他厂商的SSD，大多还是只提供4通道设计，比如上图中那块东芝在今年3月发布的128GB SSD，而在9月份发布的采用MLC闪存的256GB SSD应该提升到了8通道设计。可英特尔一上来就是10通道，这在目前还是绝无仅有的。

英特尔SSD的内部架构，根据相关资料，其主控芯片的闪存通道达到了10个，为目前的最高水平。而且这种设计带来一个比较巧合的好处就是，让SSD的容量与传统的硬盘容量等级挂钩，比如40GB（采用16Gb芯片）、80GB（采用32Gb芯片）、160GB（采用64Gb芯片），这些正好也是目前2.5英寸硬盘的容量等级，比传统的SSD那种以2的幂数为等级要灵活一些（32/64/128/256/512GB的等级对于客户的选择显然跨度太大了些），也更能与传统硬盘客户相“兼容”，不知这是不是英特尔有意为之

英特尔两款SSD（上为X25-E，下为X25-M）采用了相同的主控芯片与芯片布局，与东芝和OCZ的设计相对照，可以看出单面闪存芯片数量从8颗变成了10颗，双面共20颗，这与10通道设计正好对应，每个闪存通道内有两颗芯片。所不同的就是X25-M采用的是MLC型，而E系列采用的是SLC型NAND闪存。另外，为了保证数据传输更为稳定，还配备了一颗容量为16MB的PC166 SDRAM做数据缓冲（16bit位宽），带宽为332MB/s，正好刚刚超过SATA-3.0G标准（理论带宽300MB/s），可算精明到家了

SSD的这种设计，让我们对SSD相对于硬盘的不同有了更多的认识。至少在设计上讲，同一时期内的同等容量的硬盘之间的性能差距不会超过10%，但在SSD中这种差距可能就是100%的。与现有大多数SSD的读取速度还在100MB/s左右相对照，英特尔X25-M/E在测试中体现出的性能已经快是它们的两倍了，这其中主要的差距就在于主控芯片的素质。

熟悉闪存的朋友都明白，在基于NAND闪存的存储设备中，对于闪存的控制与管理，在某种角度上讲比NAND闪存自身的进步更为重要，东芝、三星等大型闪存芯片厂商也都致力于闪存控制器的研究或是控股相主控芯片设计公司，就是因为好的控制芯片可以让闪存的性能得到最大的发挥，并能为存储设备提供一些新的功能，比如优化闪存的访问与缓冲、优化坏块的管理、通过错位存储保证SSD等存储设备的使用寿命等等。

在传统的硬盘领域中，控制芯片涉及到的不再仅仅是数字处理部分，还包括模拟信号的处理，相对于SSD来说要复杂得多。但正因为硬盘的数据最终都要经过前端的模拟信号处理，所以最终的硬盘性能更多的取决于盘片与磁头的进步，因为瓶颈并不是后端的数字主控。而当前端信号也是数字式的，那么后端的处理与总体控制管理的效率就将直接反应到最终的性能上，从而在同一容量等级上，性能差出一倍也就不那么新鲜了。

可以想像，未来的SSD发展，芯片的进步推动着容量的提升，但现阶段能拉开产品档次的并不是闪存芯片而是主控，就像硬盘中盘片数量并不能代表性能一样。英特尔的这次发力无疑为这个产业树立了新的标杆，也许你会说10通道并不难呀，应该很快就能赶上吧。可是，为什么很多厂商一开始不做到8通道呢？理想与实现理想之间还是需要实力的。我相信，最终所有实力的厂商终归会向这一方向靠拢。