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[国外] 三星3D闪存多牛逼?能用280年![26P]

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三星3D闪存多牛逼?能用280年![26P]

  

  半导体技术正在进入立体堆叠时代,CPU处理器、DRAM内存、GPU显存、NAND闪存都先后开始向3D方向发展,其中三星的3D V-NAND立体闪存已经进化到了第二代,并在日前发布了首款面向消费级市场的立体闪存固态硬盘850 Pro。

  由于还是2.5寸的SATA 6Gbps规格,性能上已经没有太大作为,不过三星宣称,V-NAND立体闪存在极大提升容量密度的同时,使用寿命也大大增加,最高可达2D平面闪存的10倍,但奇怪的是,850 Pro标称的最大数据写入量只有150TB,相当于840 Pro的两倍而已。

  真有这么牛?AnandTech近日对此进行了专门的深入考察。

  首先是和固态硬盘耐用性相关的几个概念:

  编程/擦写循环(P/E Cycle):闪存寿命的关键指标,耗尽之后就没法用了,根据闪存颗粒、工艺不同而不同,一般来说SLC>MLC>TLC、工艺越先进越少。

  损耗均衡技术(WLC):S.M.A.R.T.属性中的一个参数,初始值100,随着设备的使用而降低,最后变为0,伺候仍可继续使用很长一段时间(JEDEC规定能在一年内保持数据),但可靠性无法保证。

  写入放大系数(WAF):闪存写入量与主控写入量之比,越小越好。



  【P/E次数计算】

  为了计算850 Pro 3D闪存的P/E,向固态硬盘写入队列深度为1的128KB持续数据,记录每次测试后的S.M.A.R.T. WLC数值和写入量,重复十几次就能推算出总的P/E。



  结果发现,经过60次P/E之后,WLC数值就会减少1,因此总寿命是大约6000 P/E,相当于现在2D MLC闪存的大约两倍。

  那,10倍在哪里?

  1、三星撒谎了,根本没有10倍。

  2、三星在850 Pro上用的是质量较低的3D闪存,更高级的留给企业级产品。

  3、三星故意限制了850 Pro的寿命,好让企业用户多花钱去买高级产品。

  【数据写入量计算】

  不管是哪样,现在可以计算出850 Pro的终身写入量了:



  假如每天主控写入100GB,写入放大系数为3x,那么即便是128GB型号也能用7年之久,而这种写入已经大大超出普通用户的日常操作。

  如果是每天主控写入20GB,写入放大系数1.5x,1TB型号就能用280多年!

  当然啦,150TB的限制只考虑了低放大系数的持续数据,是一种理想情况,高放大系数的随机数据坚持不了那么多,但是三星表示,设置这个门槛,只是为了不让850 Pro用在写入密集型的企业环境中而已,普通用户根本不用担心。

  【写入放大系数计算】

  刚才是最好的局面,现在来看最差的,改用队列深度32的4KB随机数据进行反复写入。以128GB型号为例,此时的一个P/E相当于闪存写入129GB。



  实际得到的写入放大系数约为11x,对如今的消费级固态硬盘来说属于正常范围,其实一般家庭用户那里基本都不会超过2x。

  



  


  此时,128GB型号可最多写入不到70TB,1TB的则能坚持550TB,相当于两天多点一次全盘写入。

  【3D闪存有多大?】

  850 Pro里的3D V-NAND闪存是32层堆叠的,三星还展示了晶圆,但并未披露颗粒的具体尺寸,而且由于堆叠都是在微米层面上,肉眼在晶圆上是看不到什么不同的。

  数了数发现,300毫米晶圆的垂直方向上有44个内核,那么单个Die的高度大约是6.8毫米。

  水平方向的宽度也可以这么估算,或者测量单个内核的长宽比后计算。PC Perspective提供了一张近照:



  使用PS量尺工具测量了一下,可知宽度是高度的大约2.05倍,那就是14.0毫米,面积就是约95.4平方毫米





  单颗容量86Gb(10.75GB很奇怪的设定),容量密度就是0.90Gb/mm2,比起第一代的133平方毫米、128Gb来说,容量小了不少,面积也小了更多,密度略降,但都大大高于普通2D闪存。

  至于为什么第二代“缩水”了,大概是更小的内核良品率更高吧



  【三星3D V-NAND闪存官方演示】

  以下来自三星固态硬盘全球峰会官方演讲,大家随便看看。



  2D平面到3D立体



  就像是从平房到高楼



  3D堆叠改变了闪存单元的基本结构



  现在已经可以做到最多32层



  单元之间互不干扰(这是新工艺的最大问题)



  沿用现有的光刻技术



  3D堆叠可让单颗容量在三年后达到1Tb(128GB)



  3D堆叠可让电流降低46%(功耗和损耗更低)



  3D VS. 2D



  3D闪存的材料、架构、整合之变,酝酿十年了



  850 Pro



  第一款使用3D闪存的消费级固态硬盘



  对比840 Pro:主控还是第五代的三核ARM Cortex-R4 MEX,但频率提升至400MHz,缓存容量也翻番至最大1GB



  7月21日上市,价格130-700美元



  终身数据写入量150TB,相当于每天40GB、可用十年



  850 Pro



  850 Pro各单元拆解

  
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固态硬盘的优势是读写速度快、静音、防震,劣势是容量小、价格高。
3D闪存颗粒看起来是一次技术的革命啊,就像从平房到楼房的变化。采用3D闪存颗粒实现的固态硬盘,容量、功耗、读写次数(寿命)全面领先于2D产品。期待这种产品能带来固态硬盘容量跃升、价格降低,这样固态硬盘进入寻常百姓家,才能真正替代磁性硬盘。
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现在就是一个固态拖2个传统的1T,长期在这里混,没高速读取和大容量硬盘怎样行?
这个3D出来,对以后的高清视频传播真的有很大的促进作用,现在新品发布,价格虚高,等一年半载各厂商都加入竞争,价格平稳,必入啊,虽然现在网络云盘的兴起,但还是双备份稳妥,毕竟在自己电脑的,就是自己的
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单从技术角度看,确实有提升,单从实际应用上来看,影响不大,产能、价格、良率都是致命的瓶颈,况且,用280年,忽悠谁呢,20年就已经不知道技术发展从什么样了
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