固态硬盘发展趋势与潜在问题

人要火了，躲都躲不过。固态硬盘现在火了，不提它也不行。让我们评估一下固态硬盘最近的发展，看看固态硬盘朝着什么地方发展。

从性能和能力方面看，固态硬盘拥有很大潜力。然而，固态硬盘有一些潜在的问题。这些问题只能由厂商解决。

固态硬盘正在迅速地发展。这篇文章将考察固态硬盘硬件的三项发展：(1)英特尔和美光25纳米闪存芯片，(2)非常大的固态硬盘以及Fusion-IO以外的其它厂商新的PCIe固态硬盘，(3)一种新的不依赖于操作系统设备，利用固态硬盘作为一个硬盘的读盘缓存。

英特尔和较小的单元

根据这个连接，NAND闪存单元理论上的下限似乎是大约20纳米。这种限制的主要理由之一是，随着单元尺寸的缩小，它们很自然地相互之间更加接近。然而，设计一个单元所需要的电压保持不变(一般是12伏)。这就意味着电源密度(指定区域的电源量)增加会提高这种可能性：电压将干扰临近的单元，引起数据破坏。因此，提高单元密度是一个冒险的命题，因此设置了下限。

最近，IMFT(英特尔美光闪存技术)有限责任公司宣布它已经开始提供使用25纳米工艺生产的每个单元2字节的(多层单元)NAND闪存芯片的样品。宣布的这个消息是非常重要的，因为提高的密度和密度的接近程度正在达到理论上的极限。加上性能最佳的固态硬盘之一是来自于加入这个有限责任公司的企业之一的英特尔这样的事实，我们可以看到技术中的非常重要的转变。

IMFT是英特尔和美光开发闪存存储新技术的一个合作项目。这个项目几年前开始使用72纳米工艺进行生产。然后，他们在2008年发展到了50纳米工艺，并且在2009年进一步减小的34纳米工艺。英特尔目前的固态硬盘(英特尔X25-M G2)正是使用34纳米工艺制造的。这种34纳米工艺生产一种4GB多层单元NAND芯片，芯片尺寸是172平方毫米。新的25纳米工艺的第一个目标产品是8GB多层单元NAND闪存芯片，芯片尺寸是167平方毫米。因此，从34纳米过渡到25纳米，芯片密度提高了一倍。

除了把芯片密度提高一倍之外，新的芯片将有一些其它的变化。目前这一代34纳米芯片页面尺寸是4KB和每个块129页，从而使块尺寸达到512KB。这种新的芯片的页尺寸是8KB，和每个块256页。这就意味着新的块尺寸是8KB x 256 = 2,048KB (2MB)。这种块尺寸的变化能够对性能产生重大影响。

回忆一下，一个块是通过一个擦/写周期(一个块的任何一个字节发生变化的时候)的最小的存储量。例如，如果这个块中的任何一个字节改变，那么，整个块必须首先把从块中拷贝的没有变化的数据传送到缓存，然后这个块被擦除。最后，这个更新的信息与缓存数据(没有变化的数据)合并，把整个块写入到这个擦除的块。这个过程需要许多时间才能完成并且对于这个块中的所有的单元使用一个重写周期(记住，NAND单元在它们不再存储数据之前只有有限数量的重写周期)。

与34纳米芯片相比，新的25纳米芯片将从512KB块转换到2MB块(2,048KB)，从而增加必须通过读/擦/写周期的数据量。要调整这个变化，英特尔必须要对固件进行调整以便更好地处理更大的块。此外，英特尔可能至少把缓存尺寸增加一倍以便容纳更大的块尺寸。这也许要增加备用页的数量，因为一个字节改变会引起更多数量的块做上标记以便进行更新。然而，在好的方面，拥有更大的页，这个控制器能够为写数据进行更多的优化，包括更多数量的写入聚合。但是，这也会提高需要的缓存的数量。

据预测，新的芯片的批量生产应该在2010年第二季度开始。这将导致在2010年晚些时候出现新产品。这篇文章称英特尔将在2010年年底出货600GB的基于多层单元的2.5英寸固态硬盘设备。

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