SSD存储颗粒的现在与未来

　　2011年泰国的洪水把机械硬盘的价格推高了不少，却给SSD固态硬盘带来了一个新的发展契机，光刻技术与半导体技术的快速发展，也让SSD的成本方面逐渐降低。随着SSD在消费级市场的普及，用户也开始关心SSD存储颗粒的相关技术，读者也渴望了解主流SSD存储颗粒的相关知识。下面我们将向读者解析目前MLC NAND颗粒所采用的技术并深度剖析最新的20nm存储颗粒的结构设计与生产工艺，最后重点讲述下一代存储颗粒的原理与发展潜力。

　　

　　ONFI与Toggle DDR接口标准争斗的白热化

　　相信大多数用户对SLC存储颗粒与MLC存储颗粒都有一定了解。MLC存储颗粒与SLC存储颗粒相比，以相同芯片面积上获得两倍存储容量的成本优势迅速赢取了消费级用户的青睐。SLC存储颗粒则退居追求高性能、稳定性的企业级市场。虽然所有厂商的MLC存储颗粒的原理基本相同，但因生产工艺与技术的不同，它们之间也存在着一定的差异。最大的差异就是存储颗粒的接口标准，以英特尔、美光、海力士为主的ONFI（Open NAND Flash Interface）接口标准联盟；三星和东芝组成的Toggle DDR Model接口标准联盟。

　　

　　ONFI阵营全家福。

　　现在ONFI接口标准已经发展到第三代，采用了DDR（Double Data Rate）信号技术与同步时钟控制，传输带宽达到了400MB/s。同时将SSD主控芯片中的ECC纠错功能集成到了存储颗粒内部，增加了主控芯片的效率。Toggle DDR接口标准也发展到了第二代，它与前者最明显的差别在于采用了异步时钟控制。同步时钟控制是主控可以通过发送同步指令激活闪存上的同步时钟信号，使闪存与主控工作在同步模式，此时闪存的数据传输速率会大幅度提升。而Toggle DDR接口标准采用异步设计，异步时钟控制在主控发出指令以后，主控与闪存之间有一个时钟信号匹配的过程，然后再传输数据。

　　在理论上，异步时钟控制的时间延迟肯定是落后同步时钟控制。虽然如此，依靠三星和东芝在NAND方面的优势，Toggle DDR接口标准在各项技术产生上并没有落后老牌的ONFI接口标准，传输带宽也达到了400MB/s。加上现在主控的技术差异，两种接口标准的产品在实际测试体验差别不大，玩家们也不需要纠结选择何种存储颗粒，只要选择适合自己的就可以了。至于这两种接口的实际体验，可以参见《微型计算机》2012年6月下《“大”“快”人心，两款512GB固态硬盘深度体验》，两款产品分别是采用了英特尔同步颗粒的OCZ Vertex 4 512GB固态硬盘和采用东芝Toggle DDR异步闪存颗粒的浦科特PX-512M3 512GB固态硬盘。

　　单就原理而言，毫无疑问ONFI的优势还是要强于Toggle DDR，这两种接口标准的争斗我们可以看做是对新技术的探索，它所带来的技术革新的最终受益者仍然是消费者。然而接口也只是SSD存储颗粒的一小部分，最重要的仍然是存储单元，在最小的芯片面积上集成最多的存储容量才是解决SSD成本的根本原因。为了达到这一目的，厂商不断缩小MLC的制程工艺，英特尔目前已经将其工艺升级到了20nm。