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硬碟vs.快閃固態硬碟!
相互競爭或技術整合?

【作者: Amit Nanda】   2008年04月20日 星期日

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有任何人知道或能談談快閃記憶體是否會取代或何時會取代硬碟?以及有那些限制硬碟的應用範疇?有許多新消息指出快閃記憶體不穩定,或必須用硬碟才能滿足更多的應用。目前硬碟似乎無所不在,許多用途也持續浮現(像是內建terabytes容量的tivo、DV攝錄影機等)。快閃記憶體與硬碟,是否可比喻成DVD光碟和VHS錄影帶?抑或混合兩者的產品,會是下一波流行趨勢?


  從市場的反應來看。未來的發展要看消費者對擴大儲存空間的需求,是否會超越快閃記憶體價格/效能比的“甜蜜點”。個人的猜測是,作業系統、應用程式、以及(現今)影片內容將會持續消耗許多可觀的儲存空間,但必須是符合成本效益條件下的產品。


  快閃記憶體似乎還未接近整體容量的差距,因此對於一般用途而言,個人看不出快閃記憶體在近期會取代碟片型儲存裝置。但預估快閃記憶體會持續佔據與主宰低儲存容量的市場,在這些領域中快閃記憶體的性能超越硬碟,除非手機的影片儲存量大到非用硬碟不可,HD高畫質內容可能在此領域永遠也找不到立足點。令人感興趣的是,快閃記憶體的容量何時可以大到足夠容納主流作業系統和各種商務應用軟體,並降到合理的價位。快閃記憶體已持續朝這方向發展,但由於單位容量價格比硬碟高出10至20倍,因此對硬碟市場還是未能構成實質的威脅。


  快閃記憶體會如此快速打入儲存市場,唯一的原因就是行動多媒體裝置,即Apple iPod。iPod轉變了兩種非揮發性主要儲存裝置型態的焦點:NAND快閃記憶體以及硬碟。硬碟一直是主流的儲存媒體,但NAND市場的成長速度相當驚人。NAND的密度每年增加一倍,這點讓人猜疑NAND快閃記憶體是否真的會很快取代硬碟?


  NAND flash是沒有移動零組件的固態記憶體。它的原理是把少量的電荷儲存在半導體電晶體。硬碟則是依賴機械式系統,內含磁性儲存媒體和旋轉碟片。兩種技術在過去5年都有可觀的成長,硬碟的儲存密度每兩年成長一倍,而NAND快閃記憶體則每年成長一倍。


  硬碟技術在過去幾年有令人難以想像的改變,並維持領先的優勢。日立在2006年9月展示345Gbits/平方英吋磁錄密度的垂直記錄技術。這代表比現今最高容量的產品,磁錄密度高出2.5倍。


  日立預估這項技術將讓硬碟製造商能製造出2TB容量的3.5吋桌上型電腦硬碟,以及400GB的2.5吋筆電硬碟,還有小巧的200GB的1.8吋硬碟。


  快閃記憶體是否能達到這麼高的容量?若它們能克服目前NAND浮動閘的限制,就可望提高容量。若維持目前的趨勢,快閃記憶體必須花相當長的時間才能趕上目前硬碟的容量,也就是日立的1TB 3.5吋硬碟。


快閃記憶體在哪些地方勝出?在效能方面,NAND快閃記憶體提供高速的讀取存取時間,還有較好的耐震能力,因為沒有任何會移動的零組件。其耐震特性讓越來越多行動裝置和使用電池的產品採用NAND記憶體。快閃碟的其中一項缺點,就是寫入的效能低於硬碟,如測試結果如圖一所示。


下列為圖一相關補充數據:


  • 測試設備:


  • 戴爾D820筆記型電腦;


  • San Disk的Cruzer 512mb快閃硬碟;


  • Cypress AT2LP與日立硬碟;


  • 效能測試軟體Performance Test 6.1 Suite。




《圖一 快閃碟與硬碟效能測試》
《圖一 快閃碟與硬碟效能測試》

兩種儲存碟的線條差距相當大。NAND快閃碟的讀取速度幾乎是5400rpm硬碟的10倍。另一方面,寫入速度請參考圖二。


快閃碟與硬碟的寫入速度差距相當大,硬碟的寫入速度是快閃碟的10倍。從測試結果來看,很清楚地看出為何廠商要融合兩種技術,來開發混合儲存碟產品。可以從快閃碟快速開機(基本上是隨機讀取),在進入作業系統後,硬碟則作為主要儲存空間。混合碟的概念被許多PC與硬碟製造商採納,未來有更多業者會加入這個潮流。



《圖二 快閃碟與硬碟寫入速度測試》
《圖二 快閃碟與硬碟寫入速度測試》

結語

這兩種技術似乎各有優點,但硬碟不至於很快在市場上消失。在儲存龐大的媒體檔案,像是影片、圖檔、以及音樂方面,硬碟仍會是市場的主流產品。加上像SATA、光纖通道等技術,必然會提昇硬碟的效能,但最大的問題是可靠性,快閃碟在這方面則擁有明顯的優勢。


---作者為賽普拉斯半導體工程師---


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