是否能領(lǐng)先e步 淺析SSD中的eTLC和eMLC顆粒

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2016-03-31 16:02:05

摘自:cfan

早在SLC NAND時代,也曾有過名為“eSLC”的閃存顆粒。0102  在NAND閃存顆粒領(lǐng)域,我們習(xí)慣將沒有通過任何檢測的晶圓片(切割出來的閃存顆粒)稱為“黑片”,也就是晶圓上故障率最高的廢片。

 在2015年里,TLC SSD逐漸成為市場主角,憑借超高的性價比掀起了SSD的普及戰(zhàn)役。就在TLCSSD攻城略地之余,很多SSD廠商卻開始改完“eMLC”,而TLC SSD陣營中也出現(xiàn)了“eTLC”的分支。那么,這些前綴帶“e”的閃存顆粒究竟是個什么東東?

閃存顆粒的篩選流程

早在SLC NAND時代,也曾有過名為“eSLC”的閃存顆粒。在MLC和TLC一統(tǒng)江湖的時代,eMLC和eTLC的出現(xiàn)也就顯得順理成章了。在正式介紹它們之前,我們先來回顧一下NAND閃存顆粒的篩選流程:

無論是SLC、MLC還是TLC,它們都是由晶圓切割而來的閃存顆粒(又稱“Die”,可由1個或多個電路組成,最終被封裝成一個NAND FLASH單元)(圖1)。生產(chǎn)工藝越先進(比如從19nm升級到15nm),從每一塊晶圓中切割出來的閃存顆粒就越多(圖2),意味著成本更低。問題來了,晶圓這種硅半導(dǎo)體集成電路的生產(chǎn)存在良品率的概念,并非每一塊晶圓片都是完美合格的。

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在NAND閃存顆粒領(lǐng)域,我們習(xí)慣將沒有通過任何檢測的晶圓片(切割出來的閃存顆粒)稱為“黑片”,也就是晶圓上故障率最高的廢片??上В@些“黑片”很少被晶圓廠銷毀,而是通過一些渠道流傳出去,常被應(yīng)用在山寨閃存盤中。還好,鮮有廠商會將其用于SSD,否則返修售后足以拖垮自己。

有些閃存顆粒經(jīng)歷了一次晶圓廠的篩選但卻沒有通過原廠故障檢測,這類“瑕疵片”常被二線硬盤廠商采購。此時,硬盤廠商會用自己的廠內(nèi)檢測對“瑕疵片”進行篩選,凡是檢測合格的閃存顆粒就被稱為“白片”(又稱Good Die)。雖然廠內(nèi)檢測不如原廠監(jiān)測那般嚴格,但“白片”的品質(zhì)還是有所保障的。

如果閃存顆粒順利通過了晶圓廠原廠的篩選和故障檢測,此時它們就會被稱為“原廠顆粒”,并在芯片表面印上晶圓廠(如東芝、鎂光、海力士、閃迪、三星、英特爾)的Logo和型號參數(shù)等信息(圖3)。如果你拆開了某款SSD,發(fā)現(xiàn)閃存顆粒并非晶圓廠的標記,而是打上了SSD廠商自家的Logo(如Kinston的標志)(圖4),那就基本可以斷定該SSD采用的是閃存顆粒中的“白片”。

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解讀“e”的涵義

消費級市場注重速度,企業(yè)級市場則注重穩(wěn)定,這種潛在的客戶需求,也讓晶圓廠在閃存顆粒的篩選中出現(xiàn)了分支。

為了滿足企業(yè)級市場的要求,晶圓廠會將每塊晶圓片上最好的那部分單元挑選出來,并依照企業(yè)級的標準對其進行嚴苛的測試,凡是達到數(shù)據(jù)完整性和耐久度測試標準的那部分閃存顆粒,就會被定義為“eMLC”(圖5)或“eTLC”(圖6)。換句話說,凡是前綴帶“e”的,就是晶圓廠特供給SSD廠家的企業(yè)級閃存。與普通的MLC和TLC相比,這些企業(yè)級的閃存顆粒擁有更多的P/E數(shù)(壽命更長),穩(wěn)定性方面也更為出色。

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05 圖注:東芝eMLC原廠顆粒

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06 圖注:東芝eTLC原廠顆粒

需要注意的是,想挖掘出“eMLC”和“eTLC”在壽命上的優(yōu)勢,還需搭配指定的主控芯片和固件算法。如果有SSD廠商拿eMLC/eTLC與普通主控搭配,是無法達到這些企業(yè)級閃存應(yīng)有的高P/E數(shù)值的。

速度無法領(lǐng)先“e”步

令人遺憾的是,為了提高P/E數(shù)值,“eMLC”和“eTLC”在擦寫操作和編程操作時所需要的時間相比MLC/TLC更長,這就意味著它們在速度上無法和搭配MLC/TLC閃存的SSD快。以建興睿速T9為例,這款SSD采用了Marvell 88SS9187高端主控和東芝原廠eMLC顆粒,但性能卻無法達到預(yù)期的那個高度(圖7)。

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令人欣慰的是,“eMLC”和“eTLC”并非提價的代名詞。比如256GB的建興睿速T9(eMLC)只賣499元,而東芝Q300(eTLC)不足400元,和采用MLC和TLC的產(chǎn)品相差極小。因此,如果你對數(shù)據(jù)安全極為看重,優(yōu)先挑選搭配閃存顆粒帶“e”的SSD準沒錯(eMLC的壽命大于eTLC),但如果你對SSD的要求就是越快越好,那不帶e且配備高端主控的SSD才更適合你。

小結(jié)

為了提升賣點,可以預(yù)見2016年會有更多SSD用上“eMLC”和“eTLC”,這對擔(dān)心SSD穩(wěn)定性的用戶而言無疑是個好消息。另一方面,隨著3D NAND閃存技術(shù)的普及,從現(xiàn)在開始我們將面對一個以TLC為主的SSD市場,三星850 Pro以及被譽為“TLC永久模擬MLC的產(chǎn)物”,大容量TLC SSD潛在的使用壽命隱患已經(jīng)得以解決。也許用不了幾年,MLC SSD也會如果SLC SSD一樣淡出市場,被列入傳說中的行列。

擴展閱讀:容量與功耗之間矛盾

我們都知道,SSD的容量與使用壽命和讀寫性能成正比,但隨之而來的功耗問題就鮮有人關(guān)注了。簡單來說,SSD容量越大,它的耗電量也就越高。經(jīng)過國外媒體的實測,240GB SSD的平均功耗介于5400rpm和7200rpm轉(zhuǎn)速的HDD械硬盤之間,SSD一定比HDD省電的結(jié)論是站不住腳的。還好,隨著NAND閃存工藝和主控的進化,如今240GB的SSD耗電量已經(jīng)與英特爾520時代的120GB SSD持平。因此,如果你特別在意筆記本的續(xù)航時間,選擇SSD的容量“夠用就好”即可。

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