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储存双雄 争霸弓控市场
 

【作者: 王明德】2014年05月09日 星期五

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资料储存在IT架构中是相当重要的一环,这几年的技术发展趋势,主要聚焦容量在容量的扩大与传输介面速度的提升,像是硬碟提升到1TB或SDD的512GB,传输介面从几年前的PATA到现在的SATA、SATA2乃至于SAS,储存技术会以容量与传输介面作为发展主轴,肇因于系统运算速度的加快,提升了使用者的影音需求,高解析的影音档案不但体积庞大,而且为求流畅,传输速度也必须跟上,因此造就出储存技术偏重于此的发展。


图一
图一

对工业控制系统而言,主要储存内容多仅是作业程式,高容量与高传输速度的需求并不高,工业储存主要的诉求是稳定性与客制化,由于工控系统位处于恶劣环境中,常会有高温、高震、高粉尘等状况,这些因素对储存设备来说,都会造成严苛挑战,而工控设备最重视系统稳定,一旦设备无预警故障,将会带来重大损失,因此目前的工业储存产品,主要诉求均为宽温、抗震、低耗电,此外部份厂商也会特别强调客制化设计,针对不同需求,设计特殊介面。


工业储存技术可分为两类,硬碟与快闪记忆体(Flash),其中快闪记忆体又可分为属于PATA传输的记忆卡与SATA介面的SSD,以下就以其各自特性,分析其优劣势。


硬碟是目前最成熟也最普及的储存技术,硬碟为机械式构造,由磁头、马达、碟片与控制电路板所组成,原理是透过磁头接近快速运转的磁片,让电磁流来改变极性,让资料留存到磁片中,透过相反地方式,资料则可被读取。


硬碟在工控的致命伤


硬碟主要的优势在于容量大、单位储存成本低、储存时间最长(可达100年),由于技术成熟,硬碟也成为工控系统最普及的技术,不过就产品特性来看,硬碟其实并不适合应用于部份工控环境。


首先是硬碟为机械式运作,其稳定性本来就不足,在高震动环境下,此一缺点将会被放大,另一方面,机械式产品容易造成零组件损耗,造成故障,尤其是马达,马达本身就有其使用寿命,而在转转时的功耗与噪音均高,这对工业控制系统来说,都是致命伤,而其优势如大容量、低成本、高储存时间,在消费性领域或许相当重要,但在工业控制领域,这些并不具有吸引力。


在大容量方面,工业控制系统的储存内容,大多为该系统的作业程式,即便部份系统较为复杂,但也不至于用到在主流硬碟的数百GB容量,而硬碟成本计算方式是总成本÷容量=储存单位成本,也就是说其低成本是来自于高容量的的均分,对容量需求不高的工业环境来说,用不到那么多容量,单位成本再低也是形成浪费,而且就算不计较这些,工控系统对成本的敏感性本来就不如消费性产品高,工控系统主要是以整体系统作为计价单位,单一零组件所占的成本比例通常并不高,以硬碟来说,选购320GB或1TB,其价格对动辄百万的自动化控制系统来说并不明显,而长储存时间,即便工控系统汰换速度快,但顶多也才一、二十年,并不会用到100年之久,况且100年是指最佳状态,事实上硬碟的磁轨相当容易损坏,只要一坏就无法读取资料,这对工控系统使用者来说,是无法承受之重。


Flash快速崛起


除了硬碟外,Flass记忆体也是工业储存的应用载体之一,Flash是半导体架构,利用电流电压来进行写入与读取动作,由于不属于机械架构,因此抗震性极佳,耗电也低,更不会有噪音问题。


Flash外观可分为记忆卡与SSD两种,记忆卡可分为CF卡与SD卡,CF卡是Flash记忆体中,应用于工业控制领域最大的类别,主要原因在于容量大、稳定性也高,虽然这几年也陆续有厂商导入体积较小的SD卡,不过应用比例仍不及CF卡。


SSD是近期兴起的储存技术,兼具了Flash的低耗电、稳定性与硬碟的高传输介面,SSD主要架构是利用Flash作为载体,但在介面上则使用了硬碟的SATA或SATA 2介面。Flash的优劣势与硬碟刚好相反,Flash的耗电低、抗震、无噪音,但是成本高,即便这几年DRAM的价格大跌,但价格仍高,目前的最佳成本单位为16GB,价格都要在新台币2,000元左右,这个价格与2.5吋的320GB硬碟相仿,换算起来差了20倍,如果容量再往上看,2010年台湾的希旺科技在CeBIT展出512GB的SSD报价为1,000美元,换算成台币为32,000元,由此可看见成本压力。


虽然工业自动化产品对价格的考量不比消费性产品精细,但20倍的差距仍然过大,成为采购者的疑虑之一,另一个则是SSD属于新兴技术,厂商不愿贸然导入,不过这两个疑虑都会因时间解决,从厂商投入现况来看,现在几乎所有Flash厂商都朝SSD发展,市场发展的相当快,再加上DRAM这几年价格的快速崩跌,这都让SSD前景大好。


两者共存市场


SSD的快速崛起,让硬碟厂备受威胁,但这并不代表SSD会取代硬碟所有市场,现在SSD的应用相当多元,各家厂商锁定的市场也不尽相同,例如宇瞻科技(Apacer)以精简型电脑(Thin Client)为主,希旺科技则认为SSD会先在车机等高振动领域站稳脚步,再徐图发展。


不过所有厂商都一致认为,硬碟与SSD最终会各自找到适合领域,例如在安全监控系统,必须长时间储存​​大量影音档案,这类市场的硬碟都是以TB计算,Flash商品化产品现在才作到512GB,要能应用到此市场,还有相当长的一段时间,至于空间小、耗电要求低的应用,SSD会占尽优势,甚至在部份领域两者会携手合作同时使用,并存于市场。


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