帳號:
密碼:
CTIMES / 文章 /   
搶攻主流市場SSD得再加把勁
前有來者,後有追兵

【作者: 籃貫銘】   2008年10月21日 星期二

瀏覽人次:【7731】
  

固態硬碟(SSD)自研發以來,就被視為儲存解決方案的終極產品。因其絕佳的資料讀寫性能和無使用機械元件的優越耐震性能,因此,許多的廠商都看好SSD有取代傳統硬碟的潛力,且爭相投入SSD的研發與生產,企圖搶佔市場先機。頓時間,SSD產品在市場上的聲勢浩大,連研究機構也認為SSD有機會取得泰半的儲存市場。而隨著時間的過去,SSD的確在市場上有了些許成果,但距離廠商的預期仍差距甚遠,究竟SSD的發展面臨了何種困境,下一步又該如何突破。


Flash價格跌幅大 SSD後勢看俏

目前SSD最大的發展困境仍是價格問題,若價格的降幅以及下降的速度無法符合市場的需求,則SSD便難有大規模普及的可能。但依據全球記憶體市場的跌幅來推算,SSD仍有可為之處,這也是目前所有投入SSD生產的廠商所一致認同的趨勢。


在今年英特爾開發展者大會(IDF)上,英特爾正式宣佈將推出SSD模組,除了看好SSD在行動裝置上的應用外,也相信SSD的價格將會快速的趨近消費者需求。Intel就大膽預測,SSD的價格將會以平均每年40%的跌幅下滑。而記憶體市場的龍頭三星電子也表示,SSD的年平均降幅將會達到35%~45%。



《圖一  SSD的價格跌幅預估表》
《圖一 SSD的價格跌幅預估表》資料來源:Sandisk

而根據市場研究公司DRAMeXchange的統計報告顯示,截至今年8月,由於需求不振,因此NAND Flash的合約價持續走跌,跌幅約在5~15%之間,總計今年6至8月的平均價格下跌36%。DRAMeXchange指出,以16GB MLC的產品為例,在6月的平均價格為5.06美元,7月便下跌至4.02美元,而8月持續下修至3.24美元,整體的跌幅達36%。


但若與傳統的HDD比較,則SSD仍有一段路要走。據調查,目前2.5吋HDD每GB容量的價格為0.5~0.7美元左右,行動應用的1.8吋HDD每GB的價格則稍高,為1.2~1.6美元;反觀SSD,即使是採用較低價的MLC製程的產品,每GB仍要價5美元左右,足足高過HDD有10倍之多。以目前主流的2.5吋HDD容量已高達200GB來看,若換算成SSD則需約1000美元的天價,難以說動消費者購買。即便是1.8吋的行動市場,其差距也非常有限,仍不足以造成大規模流行。


有數家的研究公司依據NAND Flash的跌幅來估計,認為2009年或2010年之間,SSD就會有相當程度的發展,但部分保守的研究單位則認為,至少要到2012年,SSD才能達到成熟發展的階段。但無論如何,SSD的價格將會大幅度的減低,預計這兩年先期市場就會明顯成型。


(表一) SSD與HDD的GB單價比較

硬碟類別

HDD

SSD

尺寸/製程

1.8吋

2.5吋

3.5吋

2.5吋/SLC

2.5吋/MLC

每GB成本
(USD)

1.2~1.6

0.5~0.7

0.18

14

5


性能與可靠度需進一步提升

依技術規格來看,SSD無論是在體積、重量或者抗震性能上,都較HDD為佳,加上以電子移動為其儲存原理,因此無需機械元件,在電耗上也有突出的表現。取代HDD將是無庸置疑的事。然而現實卻與理想相左,這個目標距離實現還很遙遠,扣除價格因素外,則SSD在實際應用上仍未展現出明顯的效能優勢,尤其是在消費者端的PC應用上。


這個問題的成因,除了是SSD本身的技術仍未成熟外,PC的系統設計與成本結構並未針對SSD做優化,也是造成SSD性能低落的一大原因。根據一些硬體測試網站的測試數據顯示,某些採用SSD解決方案的NB,在部份應用上並不能超越HDD,甚至性能比HDD還差,連其最自豪的省電效能也未盡如人意;但在部分的高階NB上,則SSD的性能發揮顯著,尤其是採用SLC製程的SSD,效能更是令人驚艷。由此可知,光靠SSD本身的性能仍不夠,PC系統商也必須有所改進。



《圖二   在某些應用下,SSD並無明顯的性能優勢》 - BigPic:799x455
《圖二 在某些應用下,SSD並無明顯的性能優勢》 - BigPic:799x455資料來源:湯姆硬體

若單就SSD本身的問題來看,則可靠度仍是最大的問題。Marvell電腦及連接產品事業部總經理兼製造營運部副總裁陳若文就明白指出,耐用度仍是SSD的一大挑戰。他表示,目前讀寫次數仍是SSD的一大次命傷。即使是採用SLC製程的產品在實際使用上仍顯不足,雖然SLC號稱具備10萬次的讀寫。但以流覽網頁的應用來說,每開啟一個網頁就會同時寫入好幾個檔案,而網頁讀取又時常進行更新,讀寫的次數更加的頻繁,因此不需多久,10萬次的極限就會消耗完。因此持續提升SSD的耐用度是製造商的一大課題。


要改進SSD的耐用度,除了晶片本身的製程改進外,最重要的就是在控制IC上著墨。由於控制IC是在管理SSD內部的NAND Flash存取,因此對於SSD的耐用度有絕對性的影響。目前相關業者在SSD控制IC技術上的發展,主要朝向在故障區塊管理(Bad Block Management)、錯誤偵測與修正(Error Detection and Correction)與動態平均抹寫(Dynamic Wear Leveling)與等方面,以提高SSD的可靠性與耐用度。而更高階的虛擬模式調整(Virtual Mapping)、靜態平均抹寫(Static Wear Leveling)及動態故障區塊管理(Dynamic Bad Block Management)也是未來控制IC的發展重點。



《圖三  儲存媒介的發展圖 》
《圖三 儲存媒介的發展圖 》

而台灣的工研院也針對SSD的應用需求,自行開發了一套系統資料管理方法及wear leveling的演算法,能大幅提昇SSD的穩定度和讀寫次數,讓SSD寫入次數壽命提高了20倍以上。該演算法是一種同時採用8通道的高速平行讀寫技術,系統容量達到256GB,使SSD的使用壽命與可靠度足與HDD抗衡。


檢測標準與市場主導者仍不明確

目前全球約有40家的SSD製造商正積極的競爭此市場,雖然SSD產品的供應商眾多,但多數都是須仰賴合作的晶圓廠來提供NAND晶片,加上這些廠商通常也沒有研發控制IC的能力,必須再仰賴第三方供應控制IC,因此對於SSD技術的演進並無明顯的推動力道,這也是為何SSD推出已一段時間,卻仍沒有太多市場斬獲,且技術也沒有大幅進展的另一個因素。


就PC產業結構來看,由於PC主要是採Wintel架構,系統與技術的推動都必須仰賴英特爾和微軟支援。但SSD推出的初期,英特爾和微軟並未明顯表態支持,因此並未針對SSD的特性來提供技術支援。再加上PC系統商長期與HDD供應商合作,在SSD仍無法提供明顯的市場競爭優勢時,系統商短時間內也不願意破壞這沿用許久的供應鏈。


《圖四  Marvell電腦及連接產品事業部總經理兼製造營運部副總裁陳若文就明白指出,耐用度仍是SSD的一大挑戰。》
《圖四 Marvell電腦及連接產品事業部總經理兼製造營運部副總裁陳若文就明白指出,耐用度仍是SSD的一大挑戰。》

但目前這個現象已逐漸產生轉變。由於看好SSD在行動PC市場的發展潛力,英特爾、三星、美光及東芝等半導體大廠已相繼投入,預料將會加速SSD市場的發展。尤其是英特爾的投入,對於PC整合SSD更有指標性的意味。此外,市場最大的HDD供應商希捷(Seagate)也宣佈將推出SSD的產品,此舉對於PC製造商採用SSD更有決定性的影響。


除了市場領導者不明顯之外,SSD目前也缺乏共通的驗證標準,僅由各製造商自行提供產品數據,這也造成市面上SSD產品性能參差不齊,間接影響消費者的購買信心。工研院電光所所長詹益仁表示,由於SSD缺乏共通的驗證平台,導致製造商各說各話,消費者也無從去判斷優劣。昇陽電腦也在日前帶頭呼籲SSD業者應成立標準制定組織,以加速該產業的發展。昇陽表示,雖然SSD發展至今已經有許多獨立的標準,但在標準化方面的工作仍不夠。成立標準制定組織將有助於使用者評估固態硬碟的性能。


《圖五  研院電光所所長詹益仁表示,SSD目前缺乏共通的驗證標準,僅由各製造商自行提供產品數據,造成市面上SSD產品性能參差不齊。》
《圖五 研院電光所所長詹益仁表示,SSD目前缺乏共通的驗證標準,僅由各製造商自行提供產品數據,造成市面上SSD產品性能參差不齊。》

而為了解決SSD的驗證問題,工研院推出了一套完整的SSD性能測試軟體平台,以建立統一的系統驗證共通平台,加速推升產業發展高價值的資訊儲存裝置。該軟體為第一套公開可授權的軟體,可監測SSD讀寫流程,確定性能優劣,為SSD穩定度提供公正客觀檢測數據,有利於未來固態硬碟的快速發展。


伺服器與低價電腦是主要市場

雖然目前SSD的價格仍高居不下,在市場上的使用空間也非常有限,但還是有部分的應用市場已逐漸轉向使用SSD,其中以低價的小尺寸筆記型電腦(如EeePC)和高階的伺服器是最主要的兩大市場。


在低價電腦上,由於應用訴求是以上網及文書處理為主,因此不強調龐大的儲存容量,配置16至32GB的SSD即可應付大多數的使用需求,加上低價NB的尺寸和體積較小,非常適合採用省電且輕薄的SSD。目前市場上的低價電腦如華碩的EeePc和宏碁的Aspire one等,都已使用SSD作為儲存媒介。SanDisk固態硬碟產品行銷總監Doreet Oren表示,低價電腦是一個全新的市場,與傳統的NB在應用需求上截然不同。儲存裝置除了必須因應其行動需求具備耐震的性能外,同時還要低耗電,而SSD正適合這樣的裝置。


《圖六  英特爾新推出的SATA SSD內部NAND快閃記憶體技術。其中IPOS提高了50倍之多。》
《圖六 英特爾新推出的SATA SSD內部NAND快閃記憶體技術。其中IPOS提高了50倍之多。》

而對應此市場,Sandisk也推出了低價電腦專用的pSSD模組,以滿足特殊的系統需求。Oren指出,目前低價電腦已是一個可見且逐漸成型的市場,該市場對於SSD的需求非常大。,由於不強調儲存容量,因此現階段16GB的pSSD模組已能滿足其儲存需求。但她也透露,未來Sandisk也會推出32GB的SSD模組。無獨有偶的,美光也看好SSD在行動應用上。針對此市場,美光也推出了相對應的產品「real SSD」。美光記憶體系統發展副總裁Dean Klein表示,SSD具有極佳的應用效能,將會逐便進入企業、工業、網通及NB市場中。


相對於低價電腦的需求,高階的伺服器則是看上了SSD的高儲存效能。陳若文就指出,對於高階的伺服器使用者,尤其是金融業者來說,價格並不是首要的考量,存取的性能才是首要。他表示,這類的使用者對於價格並不敏感,最在乎的還是效能,尤其是金融業者。由於金融業者須同步處理使用者的線上交易,因此對於每秒輸入/輸出數(IOPS)非常要求,而SSD正好可以滿足這個需求。此外,低耗電的特色也符合現代企業的要求。


《圖七  SanDisk固態硬碟產品行銷總監Doreet Oren表示,低價電腦是一個全新的市場,與傳統的NB在應用需求上截然不同,而SSD正適合這樣的裝置。》
《圖七 SanDisk固態硬碟產品行銷總監Doreet Oren表示,低價電腦是一個全新的市場,與傳統的NB在應用需求上截然不同,而SSD正適合這樣的裝置。》

昇陽電腦在今年中便表示,將從下半年開始在伺服器系統中使用SSD作為儲存媒介,以提高系統作業效能。昇陽電腦系統部執行副總裁John Fowler表示,除了昇陽之外,其他的伺服器製造商也在考慮使用這項技術,雖然市場普遍認為由HDD轉向SSD將會從2010年開始,但事實上,許多的伺服器客戶已經準備好採用這項解決方案。


除了伺服器供應商已著手SSD的解決方案,專門提供企業儲存服務的廠商也開始供應SSD的產品,其中企業儲存龍頭EMC更在今年初推出了首款企業用的SSD儲存產品。該產品採用SLC技術,應用專屬的控制IC,達到極快的讀寫性能。分析師就表示,EMC的投入將會為SSD的企業儲存市場帶來關鍵性的轉變,並有可能成為殺手級的應用。


《圖八  針對低價電腦市場,Sandisk也推出了專用的pSSD模組,以滿足特殊的系統需求。》
《圖八 針對低價電腦市場,Sandisk也推出了專用的pSSD模組,以滿足特殊的系統需求。》

而扮演推動SSD發展的關鍵角色英特爾,也在日前正式推出了一系列的高性能SSD產品。包含針對主流市場的筆記型和桌上型電腦用的SSD,以及針對企業及伺服器應用的SSD。其中針對企業伺服器、儲存系統與工作站設計的X25-E極致型SATA SSD,便強化了在IOPS的性能,並將單位面積的IOPS增加達50倍。


《圖九  美光記憶體系統發展副總裁Dean Klein表示,SSD具有極佳的應用效能,將會逐便進入企業、工業、網通及NB市場中。》
《圖九 美光記憶體系統發展副總裁Dean Klein表示,SSD具有極佳的應用效能,將會逐便進入企業、工業、網通及NB市場中。》

取代傳統HDD的空間不大

講效能,固然是SSD佔有絕對性的優勢,但這並不意味著HDD會因此而退出市場,反而是因為容量越來越多龐大的數位內容,更讓HDD有存在的必要,因為若講儲存容量,則SSD目前仍遠落後於HDD。尤其是HDD的垂直讀寫技術和其他各種先進的技術,將促使HDD的體積逐漸縮小,同時容量也會加速提高,各種抗震和省電的性能也會逐步提升。分析單位就預計,未來幾年內,HDD的體積將持續減小,並迫使SSD的大規模流行再延後十年。


陳若文表示,人們對於儲存容量的需求是不會停止前進的,尤其是目前數位內容的檔案越來越龐大,儲存空間一下子就被用完。以數位相機為例,去年一張照片的檔案可能只要幾百KB,但現在一張可能就要3~4MB,變大了十幾倍之多,可想見容量消耗的有多快。若再加上MP3和電影檔,一個基本的儲存需求就要數百GB以上。未來若藍光DVD的應用普及,則儲存容量的要求更會加被提高。這點是SSD很難克服的地方。因此他也認為,SSD大量取代HDD的情況有可能不會發生。


這樣的看法,在HDD的製造商上最為明顯。雖然HDD的市場老大希捷已表態加入SSD的戰局,但並不代表其他的HDD供應商有相同的看法。富士通業務開發副總裁Joel Hagberg就表示,目前SSD的技術仍不夠成熟,未來很有可能會被其他的技術所取代,因此富士通在未來兩年內並不會考慮進入SSD市場。他指出,目前採用SSD的筆記型電腦,都受到許多使用者的抱怨,對於SSD的表現不滿意。這些使用者抱怨,SSD在讀取小檔案時表現不錯,但對於較大檔案的讀寫時,SSD就顯得欲振乏力。



《圖十  垂直讀寫技術促使HDD的體積逐漸縮小,同時容量也會加速提高。》
《圖十 垂直讀寫技術促使HDD的體積逐漸縮小,同時容量也會加速提高。》

Hagberg指出,目前SSD只適用行動應用上,如手機、PMP、MID、MP3播放器和NB等裝置。若應用在高性能的伺服器上,則SSD的耐用性則被受考驗。他認為,隨著時間的演進,SSD的應用比例的確會逐漸增加。但在未來2-3年內,市場佔有率仍只會維持在5%左右。


另一家HDD供應商日立也持相同的看法。日立表示,市場對於儲存容量的需求還是很大,而SSD並不能滿足此需求。為了因應這樣的需求,日立預計在2010年時推出容量高達5TB的3.5吋HDD,這個差距將是SSD所難以跨越的。日立表示,這種採用電流正交平面垂直巨磁阻(CPP-GMR)技術的硬碟,每平方英寸的儲存密度將可達到1TB,2台硬碟的儲存量就約與人類大腦的儲存容量相當。


市佔率排名第二的WD也表示,SSD仍有待市場考驗,WD目前並沒有投入此市場的計畫,但WD也表示,雖然目前沒有投入的計畫,但相關的技術WD都在評估中。


《圖十一  透過採用垂直讀寫技術,目前HDD已達成單碟320GB的容量,並推出容量達1TB的產品。圖為WD的1TB及的企業用硬碟。》
《圖十一 透過採用垂直讀寫技術,目前HDD已達成單碟320GB的容量,並推出容量達1TB的產品。圖為WD的1TB及的企業用硬碟。》

市場研究公司iSuppli與Gartner也都認為,SSD會先以NB為主要的應用,未來的比重會到達三成至二成。但由於SSD價格遠高於傳統硬碟,因此SSD要在短期內被大量使用,恐怕不容易。Gartner的分析師Joseph Unsworth表示,SSD要廣泛進入PC產業,必須在成本和設計進行更多的改善。而且產業界還需要一段長期的教育時間,才能讓OEM和終端用戶了解SSD所能提供的性能。


Oren則表示,使用者不能單只從價格來看SSD。因為SSD在性能上擁有更好的表現,這些體驗是傳統硬碟所無法提供的,因此會有明顯的區別,消費者也要習慣以更高的價錢取得更好的效能。詹益仁則認為,SSD取代HDD是遲早的事,只要技術與應用成熟,有可能出現跳躍性的轉換。


混合式硬碟可能是另一個奇兵

而除了HDD與SSD之外,還有一種介於兩者之間的混合式硬碟,該硬碟同時採用快閃記憶體與傳統磁式碟盤作為儲存的媒介。儲存在快閃記憶體上的資料可快速存取,而傳統磁盤則具備大容量且低成本的優勢,因此也吸引了不少業者投入研發。希捷、日立、三星、富士通和東芝等主要的業者還組成了混合儲存聯盟,將致力於相關技術的研發。


由於這種混合式硬碟是專為微軟的Vista作業系統所開發,是透過作業系統來控制資料的存取。Vista作業系統會將使用頻繁的資料存在快閃記憶體中,以達成快速存取的效能。只要使用者的資料存取規格被記錄下來,便可大幅加速運作的效能,而傳統碟盤的轉度也可以降下來,進而達成省電的目標。由於在讀寫性能上做了改善,因此混合式硬碟在啟動時間、功耗、重量及可靠性也大幅提高,甚至不會因為成本的考量而犧牲了容量,未來將很有機會在筆記型電腦上進行應用。


《圖十二  混合式硬碟同時採用快閃記憶體與傳統磁式碟盤作為儲存的媒介。圖為三星所研發的混合式硬碟。》
《圖十二 混合式硬碟同時採用快閃記憶體與傳統磁式碟盤作為儲存的媒介。圖為三星所研發的混合式硬碟。》

但近來,由於低價電腦的快速發展,加上混合式硬碟的開發並無明顯進度,因此在市場上仍未有使用的空間。陳若文也認為,未來SSD與HDD也可能會走向整合,也就是採混合(Hybrid)的儲存架構。由快閃記憶體來處理系統運作的存取需求,充分發揮在讀寫上的優勢;而HDD則走向專業儲存的角色。


結語

根據iSuppli的報告內容,2007年全球SSD的出貨量為84,000顆,預計2008年將能成長至150萬顆。iSuppli也預測,至2011年時,全球SSD的出貨量將可達5,500萬顆,銷售額方更可達56億美元。面對這樣的樂觀數據,全球的PC供應商和記憶體廠都是樂觀其成,但真能否達成以上的成果則有賴市場考驗。


目前市場上已經很少人會去質疑SSD的傑出性能,以及對整體系統的應用優勢。關於SSD的發展,最終的癥結點還是在於價格何時才能達到一般消費者的預期,以及真正的大規模流行何時出現。但要克服這兩個關鍵點,除了投入廠商必須在技術上進一步突破外,剩下的也只能靜待市場風向球產生轉變。現在SSD正處在前有來者,後有追兵的情況下,如何能夠快速擺脫目前的困境將是決定其日後發展的重要因素。


相關文章
「打造機聯網 完整架構你的IIoT應用趨勢研討會」會後報導
異質整合推動封裝前進新境界
新一代記憶體發威 MRAM開啟下一波儲存浪潮
為NVMe-over-Fabrics確定最佳選項
EDA跨入雲端環境新時代
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新品
mbed
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
Arduino
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
Raspberry Pi
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
  相關新聞
» Roll-to-Roll試量產線建立 OLED照明邁向商品化
» 串聯軟硬體業者 第四屆台北盃電競賽開打
» 微軟全球學校串聯日 2天締造2900萬虛擬旅程紀錄
» NVIDIA在Microsoft Azure推出擴充性GPU加速超級電腦 可串連800個V100 Tensor
» E Ink元太與RyPax Wing Fat合作 推電子紙智慧藥盒
  相關產品
» 貿澤供貨Qorvo Active-Semi完整產品組合
» 大聯大友尚推出STM32F302R8T6馬達的空氣壓縮機方案
» 儒卓力供貨具高開關速度的英飛凌寬頻RF開關
» Bourns拓展離散式電壓瞬變抑制二極體產品線
» 貿澤供貨Analog Devices ADF437x合成器 為新一代射頻與毫米波設計提供寬頻範圍
  相關資源
» Power Management Solutions for Altera FPGAs

AD


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29號11樓 / 電話 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw