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儲存雙雄 爭霸工控市場
 

【作者: 王明德】   2014年05月09日 星期五

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資料儲存在IT架構中是相當重要的一環,這幾年的技術發展趨勢,主要聚焦容量在容量的擴大與傳輸介面速度的提昇,像是硬碟提升到1TB或SDD的512GB,傳輸介面從幾年前的PATA到現在的SATA、SATA2乃至於SAS,儲存技術會以容量與傳輸介面作為發展主軸,肇因於系統運算速度的加快,提昇了使用者的影音需求,高解析的影音檔案不但體積龐大,而且為求流暢,傳輸速度也必須跟上,因此造就出儲存技術偏重於此的發展。


圖一
圖一

對工業控制系統而言,主要儲存內容多僅是作業程式,高容量與高傳輸速度的需求並不高,工業儲存主要的訴求是穩定性與客製化,由於工控系統位處於惡劣環境中,常會有高溫、高震、高粉塵等狀況,這些因素對儲存設備來說,都會造成嚴苛挑戰,而工控設備最重視系統穩定,一旦設備無預警故障,將會帶來重大損失,因此目前的工業儲存產品,主要訴求均為寬溫、抗震、低耗電,此外部份廠商也會特別強調客製化設計,針對不同需求,設計特殊介面。


工業儲存技術可分為兩類,硬碟與快閃記憶體(Flash),其中快閃記憶體又可分為屬於PATA傳輸的記憶卡與SATA介面的SSD,以下就以其各自特性,分析其優劣勢。


硬碟是目前最成熟也最普及的儲存技術,硬碟為機械式構造,由磁頭、馬達、碟片與控制電路板所組成,原理是透過磁頭接近快速運轉的磁片,讓電磁流來改變極性,讓資料留存到磁片中,透過相反地方式,資料則可被讀取。


硬碟在工控的致命傷


硬碟主要的優勢在於容量大、單位儲存成本低、儲存時間最長(可達100年),由於技術成熟,硬碟也成為工控系統最普及的技術,不過就產品特性來看,硬碟其實並不適合應用於部份工控環境。


首先是硬碟為機械式運作,其穩定性本來就不足,在高震動環境下,此一缺點將會被放大,另一方面,機械式產品容易造成零組件損耗,造成故障,尤其是馬達,馬達本身就有其使用壽命,而在轉轉時的功耗與噪音均高,這對工業控制系統來說,都是致命傷,而其優勢如大容量、低成本、高儲存時間,在消費性領域或許相當重要,但在工業控制領域,這些並不具有吸引力。


在大容量方面,工業控制系統的儲存內容,大多為該系統的作業程式,即便部份系統較為複雜,但也不至於用到在主流硬碟的數百GB容量,而硬碟成本計算方式是總成本÷容量=儲存單位成本,也就是說其低成本是來自於高容量的的均分,對容量需求不高的工業環境來說,用不到那麼多容量,單位成本再低也是形成浪費,而且就算不計較這些,工控系統對成本的敏感性本來就不如消費性產品高,工控系統主要是以整體系統作為計價單位,單一零組件所佔的成本比例通常並不高,以硬碟來說,選購320GB或1TB,其價格對動輒百萬的自動化控制系統來說並不明顯,而長儲存時間,即便工控系統汰換速度快,但頂多也才一、二十年,並不會用到100年之久,況且100年是指最佳狀態,事實上硬碟的磁軌相當容易損壞,只要一壞就無法讀取資料,這對工控系統使用者來說,是無法承受之重。


Flash快速崛起


除了硬碟外,Flass記憶體也是工業儲存的應用載體之一,Flash是半導體架構,利用電流電壓來進行寫入與讀取動作,由於不屬於機械架構,因此抗震性極佳,耗電也低,更不會有噪音問題。


Flash外觀可分為記憶卡與SSD兩種,記憶卡可分為CF卡與SD卡,CF卡是Flash記憶體中,應用於工業控制領域最大的類別,主要原因在於容量大、穩定性也高,雖然這幾年也陸續有廠商導入體積較小的SD卡,不過應用比例仍不及CF卡。


SSD是近期興起的儲存技術,兼具了Flash的低耗電、穩定性與硬碟的高傳輸介面,SSD主要架構是利用Flash作為載體,但在介面上則使用了硬碟的SATA或SATA 2介面。Flash的優劣勢與硬碟剛好相反,Flash的耗電低、抗震、無噪音,但是成本高,即便這幾年DRAM的價格大跌,但價格仍高,目前的最佳成本單位為16GB,價格都要在新台幣2,000元左右,這個價格與2.5吋的320GB硬碟相仿,換算起來差了20倍,如果容量再往上看,2010年台灣的希旺科技在CeBIT展出512GB的SSD報價為1,000美元,換算成台幣為32,000元,由此可看見成本壓力。


雖然工業自動化產品對價格的考量不比消費性產品精細,但20倍的差距仍然過大,成為採購者的疑慮之一,另一個則是SSD屬於新興技術,廠商不願貿然導入,不過這兩個疑慮都會因時間解決,從廠商投入現況來看,現在幾乎所有Flash廠商都朝SSD發展,市場發展的相當快,再加上DRAM這幾年價格的快速崩跌,這都讓SSD前景大好。


兩者共存市場


SSD的快速崛起,讓硬碟廠備受威脅,但這並不代表SSD會取代硬碟所有市場,現在SSD的應用相當多元,各家廠商鎖定的市場也不盡相同,例如宇瞻科技(Apacer)以精簡型電腦(Thin Client)為主,希旺科技則認為SSD會先在車機等高振動領域站穩腳步,再徐圖發展。


不過所有廠商都一致認為,硬碟與SSD最終會各自找到適合領域,例如在安全監控系統,必須長時間儲存大量影音檔案,這類市場的硬碟都是以TB計算,Flash商品化產品現在才作到512GB,要能應用到此市場,還有相當長的一段時間,至於空間小、耗電要求低的應用,SSD會佔盡優勢,甚至在部份領域兩者會攜手合作同時使用,並存於市場。


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