固態儲存技術進步神速。半導體業者全面拉開戰線，針對高中低階市場提出各種新世代解決方案，要促進固態儲存技術進一步普及。對應一般消費市場，單位儲存成本比mlc更低的tlc固態硬碟已蓄勢待發；而在資料中心市場，ssd或將被ram disk瓜分部分市場。
快閃儲存器（nand flash）技術快速進步，除了製程不斷微縮，實現更高密度的晶元設計外，儲存架構也已經正式進入每一晶胞（cell）可儲存三個位元的tlc世代，進一步驅動單位儲存成本向下滑落。雖然tlc的可靠度和耐用性仍受到質疑，但在控制器**商的努力下，以tlc nand為基礎的固態硬碟（ssd），仍已順利跨過消費型應用需求的門檻，準備在2023年下半大舉攻占市場。
另一方面，針對高階市場或資料中心應用，以pcie及其衍生介面為實體，並支援nvme邏輯介面的ssd已經順利成為主流，但老牌記憶體技術研發公司rambus在本屆電腦展期間，特別低調來台展示其研發中的智慧型資料加速技術，並聽取伺服器產業界的意見。
這項以ram disk為基礎的衍生技術適合用來進行記憶體內運算，能滿足高階資料中心對即時大資料分析（big data analytics）的需求。但這項技術不僅在效能上擁有壓倒ssd的優勢，還有可能對伺服器設計架構產生更大的影響。
消費型ssd進入tlc世代
主要快閃儲存器顆粒**商如三星電子（samsung electronics）、東芝（toshiba）都已陸續推出採用tlc架構的nand flash晶元，可實現更高的儲存容量，並驅動成本進一步下滑。但這種儲存架構有其缺陷，其讀寫次數比mlc更低，且讀寫效能也更容易下滑。因此，要讓tlc ssd正式量產上市，ssd控制器廠商扮演關鍵角色。
圖1 邁威爾ssd事業單位技術行銷總監sheng huang表示，在新一代ssd控制器的幫助下，tlc ssd將在2016下半年開始大量出現在消費市場上。
邁威爾（marvell）ssd事業單位技術行銷總監sheng huang（圖1）表示，相較於更重視讀寫速度、可靠性的企業市場，消費市場對ssd的**更加敏感。因此，消費型ssd製造商匯入tlc顆粒的意願很高，只要控制器與相關韌體能將ssd資料的可靠度維持在一定水準之上，tlc ssd就能在消費市場上佔據一席之地。
針對tlc nand，邁威爾已推出專用的第五代ssd控制器dean，並獲得多家客戶匯入。包含光寶、美光（micron）、sandisk、金士頓等。值得一提的是，邁威爾除了提供控制器晶元外，現在也提供相關韌體，形成統包解決方案（turnkey solution），可以降低ssd產品開發的技術門檻，並加快產品開發的速度。例如金士頓就是採用邁威爾的統包方案。
tlc nand flash讓消費型ssd的儲存容量大幅提公升。以美光為例，該公司在台北國際電腦展期間便發表容量最高可達2tb的micron 1100 ssd。該款鎖定入門及主流市場的消費型ssd採用tlc 3d nand是美光最具成本競爭力的sata ssd。micron 1100 ssd可為使用者提供近乎即時的資料訪問，系統的開機速度也相當快，同時極為安靜、省電，能延長移動裝置的電池壽命。與傳統機械式硬碟相比，micron 1100 ssd的隨機讀取速度可達900倍，同時電池壽命也因低功耗而得以延長，節能效率高達98%
統包方案加持 ssd**商新秀輩出
不讓邁威爾專美於前，慧榮科技也在台北國際電腦展期間推出該公司首款可支援tlc 3d nand與sata 6gbit/s介面的ssd控制器解決方案，可支援所有主流nand**商最新的tlc 3d nand產品。該控制器搭配慧榮自行研發的配套韌體將可加快ssd製造商推出tlc ssd的速度，進一步推動ssd走向大眾市場。
慧榮科技總經理苟嘉章表示，nand**商已經做好3d tlc nand時代來臨的準備，這會大大改善巿場供給並加快推進ssd的應用。慧榮科技新的sm2258 ssd控制器解決方案（圖2）可幫助該公司的合作夥伴採用最新一代低成本tlc ssd產品迅速進入市場，而無需犧牲效能和容量，加快ssd取代傳統硬碟的趨勢發展。
圖2 慧榮科技以控制器搭配韌體的統包解決方案型態，成功開拓出許多原本不在儲存產業的客戶族群。圖為目前市面上採用慧榮統包方案的ssd產品，可謂琳琅滿目。
慧榮ssd控制器解決方案可提供ssd原始裝置製造商（oem）應用最新一代、最具成本效益的tlc nand快閃儲存器技術，將各種差異化的ssd解決方案快速推向市場並進而推動ssd的普及化。sm2258控制器採用了慧榮研發的低密度奇偶校驗（ldpc）硬解碼和軟解碼，並支援nandxtend技術，可將tlc nand的寫入/抹除的次數提高至原來的三倍，可延長ssd的使用壽命並確保資料的完整性。
此外，慧榮的解決方案中還採用了最高端direct-to-tlc和單層式儲存（slc）快取演演算法，可讓3d tlc ssd的效能持續維持在高檔一段很長的時間。統包方案的出現，讓**商跨足ssd市場的門檻大幅降低。在慧榮的展示區裡，除了展示大量中國當地品牌、通路品牌業者的ssd產品外，連超微（amd）等原本並未跨足ssd市場的知名國際品牌，也在統包方案的協助下推出ssd產品（圖2）。
rambus推動sda計畫 鎖定即時大資料分析
目前在伺服器、資料中心市場上，採用nvme邏輯介面與pcie實體介面的ssd已經成為主流，但該領域還有一塊名為記憶體內運算（in memory computing）的市場，至今仍未被ssd攻克。這個領域對讀寫效能、延遲、匯流排頻寬的要求極高，現有ssd要滿足其需求並不容易。因此，邁威爾、rambus等業者正各自研發以dram為基礎的最終級快取（final-level cache， flc）技術及智慧型資料加速（smart data acceleration， sda）技術，要讓固態儲存越來越接近**處理器。不過，最終級快取跟sda的市場定位與技術內涵上有些不同。
flc架構示意如圖3。借由在主記憶體與cpu之間再新增一層高速dram，扮演cpu晶元之外的最終級快取。邁威爾表示，在目前的電腦作業系統中，雖然儲存了可觀的程式碼在dram裡，但事實上被使用到的部分非常少。由於電腦系統架構的限制，dram不知道何時該載入那些程式碼、何時又該清除用不到的程式碼，因此形成很大的浪費。
圖3 邁威爾flc架構示意圖
因此，邁威爾提出了以小容量高速dram作為cpu延伸快取的概念，cpu可以直接對該記憶體載入或刪除資料，至於原本扮演主記憶體角色的標準dram容量則可以減少到目前的十分之一之多，只需要提供資料緩衝；主記憶體的任務則交給ssd來執行。這種做法可以大幅降低dram的耗電量，讓移動裝置、筆記型電腦、伺服器與穿戴式裝置運算效能進一步公升級，同時更加省電。
同樣以dram為基礎，rambus提出的sda則是專為伺服器設計。rambus系統與解決方案副總裁steven woo表示，攤開伺服器的記憶體架構層級（圖4），不難發現從dram到ssd之間，還有很大的效能鴻溝存在。只要能填平這道鴻溝，伺服器的運算效能將有飛躍性的突破。
圖4 伺服器記憶體階層架構
sda目前還只是乙個研發階段的專案，該sda引擎可支援4通道ddr3，每個通道為6條dimm插槽、記憶體通道的頻寬為667mhz（圖5）。目前展示的sda原型記憶體容量為384gb，但該引擎還可以支援更高的資料傳輸率與容量。
圖5 rambus仍在研發中的sda模組
該研發計畫最特別的地方在於許多運算任務都是在sda模組上的現場可程式設計閘陣列（fpga）進行，因此系統不必把大量資料搬到cpu上進行運算，可省下大量系統內部頻寬。
sda可以為伺服器系統架構帶來很多新的可能性，例如記憶體內運算/資料分析，或是當作ram disk來使用，也可以幫伺服器cpu分攤部分運算任務。
woo透露，根據該公司與幾家大型網路公司討論的結果，sda可以讓資料中心減少cpu用量，因為cpu晶元對外的頻寬有限，如果要把dram上的資料都搬到cpu上處理，運算任務得分拆成多個小任務，由多顆cpu同步執行，其結果就是每顆cpu的運算效能都無法徹底利用，形成某種資源上的浪費。因此，當rambus向這些潛在使用者展示sda時，很快就引起他們的興趣，認為可以讓資料中心減少伺服器數量，省下可觀的總體持有成本（tco）。
sda專案目前還在收集使用者意見的階段。在本屆台北國際電腦展期間，rambus來台進行實機展示，主要是希望能收集到更多伺服器業者對這個技術的意見跟看法，未來產品設計還會根據這些意見做出調整。
固態儲存技術不斷演進 高中低階市場一把抓
固態儲存技術近年來不斷有新突破，不僅是以nand flash為基礎的ssd，擁有更高讀寫效能及低延遲優勢的dram，也不斷調整其於系統中的角色定位。個人電腦、伺服器全面採用固態儲存技術的時機已經更加成熟，傳統機械式硬碟雖不至於被全面淘汰，但未來或許得進一步轉型成為資料倉儲（data archive）裝置，與ssd、dram做出更明顯的定位區隔。
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