佰维针对数据写入密集型车载应用，推出C1008系列SSD

在汽车电动化、网联化、智能化、共享化的浪潮下，不少车型都具备自适应巡航、前向碰撞报警、智能车速辅助、车道偏移预警、驾驶员状态监控、泊车辅助等ADAS功能，其中车载数据的增长、蔓延与流动加剧了数据管理的挑战。近日，佰维针对车载监控录像设备、轨道交通安全行驶监测设备等数据写入密集型应用，推出了3.84TB大容量SSD——C1008系列 ，该款SSD是公司2019年发布的C1004 系列的升级产品。佰维C1008 系列SSD遵循SATA 6Gbps接口规范，采用3D TLC闪存颗粒，提供500GB、960GB、1.92TB、3.84TB多种容量选择，顺序读取速度高达560MB/s ，且具备全盘稳定写入 、擦写寿命超过3000P/E 、“固件算法+钽电容”双重断电保护 以及芯片层级加固技术 等优势。

佰维C1008系列产品特点：

1 、24路50轮全盘录像无丢帧

多路线、长时间、高清视频数据持续写入，如何保证数据记录的完整性与可靠性？佰维C1008在GC垃圾回收机制 等方面进行固件的多重优化，减少GC阶段时延，有效保障数据的持续写入稳定性。在24路摄像头50轮全盘录像测试中，产品视频数据持续写入稳定，全程无丢帧。此外，在FIO测试中，产品全盘写入速度保持在470MB/s 以上。

2 、擦写寿命超过3000P/E

佰维C1008甄选3D TLC NAND Flash颗粒，写入/抹除次数（P/E Cycle）超过3000次 。同时，主控支持LDPC ECC纠错技术，可为NAND提供弹性保护机制；支持虚拟还原VPR（Virtual Parity Recovery）功能，可自动备份更新的资料和恢复丢失的资料；支持独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列（RAID）保护数据以及端到端（E2E）数据保护，提高硬盘的可靠性和寿命。凭借严苛的颗粒筛选、测试，优异的主控加持，以及自主固件定制化开发能力 ，产品支持在极端环境下稳定工作。

3 、“固件算法+钽电容”双重断电保护

佰维C1008采用“固件算法+钽电容 ”双重断电保护方案：产品内置电源侦测芯片实时监控供电情况，一旦发现异常立即启用断电保护模块，利用钽电容储存的电量持续供电，为 DRAM 中缓存的数据可靠地传输到闪存提供充足的时间，确保固件程序安全，进而确保存储数据安全。同时，该产品通过电源兼容性、电源变换的动态响应能力、输入不同电压的稳定性等方面的测试验证，能适应复杂供电环境下高于传统5V（±10%）的电压波动。

4 、芯片层级加固技术

佰维C1008从芯片开始进行点胶加固处理 ，并通过1500G的抗冲击测试和最高2000Hz频率的振动测试，防止芯片在高振动、强冲击应用环境下松动或虚焊。同时，佰维C1008支持-20℃~70℃ 工作温度，可承受极端温度所导致的热涨冷缩变化，内部电气变化以及物理特性变化等，产品保有高稳定性和高效能表现。

佰维C1008系列SSD兼具稳定读写、高擦写寿命、大容量、断电保护、强固设计等技术优势，支持数据写入密集型车载应用长时间稳定工作，典型应用于安防监控、轨道交通、DVR(硬盘录像机)、工控机IPC等领域。未来，公司将持续基于自身的研发-封测制造一体化 优势，为细分应用定制行业级存储解决方案，满足客户“千端千面”存储需求。

关于佰维

深圳佰维存储科技股份有限公司（下称“公司”）成立于2010年，公司专注于存储芯片研发与封测制造，是国家高新技术企业，国家级专精特新小巨人企业，并获得国家大基金战略投资（第二大股东）。公司整合了存储介质特性研究、固件算法开发、存储器设计与仿真、封装测试、测试设备研发与算法开发、品牌运营等，从而构筑了局部一体化的经营模式，立足中国，服务全球。公司存储芯片产品广泛应用于移动智能终端、PC、行业终端、数据中心、智能汽车、移动存储等信息技术领域，是国内率先进入全球科技巨头供应链体系的存储器企业。

凭借优异的综合竞争力，公司荣获国家级“专精特新小巨人企业”、“国家高新技术企业”、“十大最佳国产芯片厂商”、“广东省复杂存储芯片研发及封装测试工程技术研究中心”、“省级重点IC项目（佰维惠州科技园区，2018年）”、“深圳市知名品牌”、“海关AEO高级认证企业”等称号；产品获得“中国IC设计成就奖年度最佳存储器”、“全球电子成就奖年度最佳存储器”等荣誉。

浅谈3D-NAND、QLC和SCM介质技术和新产品

Hardy 架构师技术联盟

NAND Flash技术的发展完全沿着技术演进、商业价值和需求匹配的车辙在不断行驶。诸如SRAM，DRAM，EEPROM等 产品和技术。在每个存储器单元存储一位的二进制数据的NAND Flash 技术被称为单级单元(SLC)。但是由于SLC在容量和价格等原因，促使MLC、eMLC及TLC这三种闪存颗粒 迅速发展起来，关于Flash颗粒介绍请参考文章“闪存技术最全面解析”。

NAND Flash在应用普及和全面替换HDD遇到最直接的一个问题还是价格，从SLC、MLC到TLC一直才寻求价格的平衡点，尽管TLC能够解决SSD容量瓶颈，却还是不能完全解决SSD价格的难题。大容量SSD仍旧昂贵，小容量SSD+大容量便宜HDD的混合存储解决方案也层出不穷，但在体验上终究没有单纯大容量SSD来得好。目前来看，TLC还是相对来说在性能和价格方面平衡不错的方案，再说随着容量的增加、技术的改善，TLC闪存的擦写次数逐渐等到优化，也并没有想象中那么容易失效 。

结合实际应用发现，SSD在处理数据写入时，每次都写到新的物理地址，从而使得所有的闪存物理空间被均匀使用。假设一块600GB的SSD，其闪存介质写次数为1万次，那么该SSD可以写入的数据总量达到6PB(600GB*10000)；在实际企业级环境中的硬盘，整个生命周期的写入数据总量远小于200TB，这意味着这块600GB的SSD使用10年以上。

技术永远无法脱离实际应用，TLC颗粒在3D-NAND Flash的产品应用非常广泛，先后出现了32，64，72，96层的基于TLC的3D NAND Flash产品 ，起初这些TLC产品只要应用在消费级产品，但目前很多存储厂商已经把TLC颗粒引入企业级存储产品。下面我们看看主流3D-NAND Flash厂商(三星、东芝、WD和SK Hynix 四大厂商)的新产品和动态。

东芝(Toshiba)携手SanDisk 研发出全球首款采用堆栈 96 层制程技术的TLC 3D NAND Flash 产品，且已完成产品试作。该款堆栈 96 层的 3D NAND试制品单颗芯片容量为 256Gb(32GB)，预计于 2017 年下半年送样、2018 年开始进行量产，主要用来抢攻数据中心用 SSD和PC桌面SSD等市场。

三星在 3D NAND Flash一直处于领先地位，在去年就发布64 层 3D NAND 。但前不久SK Hynix 推出第四代 72 层的 3D NAND 进入量产，主要用于行动设备，并已交货给客户。韩国对3D NAND Flash技术和市场的控制力是不容忽视的。

Intel发布了新一代SATA SSD 545s产品 ，采用64层堆叠闪存的SSD取代去年的SSD 540s，当时Intel自己的3D堆叠闪存技术还不成熟，所以采用了SK海力士的16nm TLC和慧荣主控SM2258。SSD 545s采用的是Intel第二代3D TLC闪存颗粒(Intel的第一代3D闪存是32层堆叠)，64层堆叠设计，具有浮动栅极存储单元，单颗容量256Gb(32GB)。SSD 545s的主控采用了升级版慧荣主控SM2259，加入了对端到端数据保护和ECC的支持(主控SRAM和外部DRAM均有)，同时搭配Intel定制固件 。支持每天0.3次全盘写入，终生写入量288TB。

为了延长SSD磨损寿命，多数厂商提供容量超配 。例如一块100GB容量的SSD，其内部的闪存颗粒的物理容量是大于100GB，企业级SSD一般可以达到128G或者更多，超出的那部分就被称为冗余。或者采用较好的部件，如更好的颗粒、更好的控制芯片 ，提供强力的LDPC纠错算法等 ，但是SSD寿命并非单纯取决于闪存的类型，而是多个因素综合作用的结果。

闪存介质中，保存数据的基本单元被称为Cell。每个Cell通过注入、释放电子来记录不同的数据。电子在Cell中进出，会对Cell产生磨损；随着磨损程度的增加 ，Cell中的电子出现逃逸的概率会不断增加，进而导致Cell所保存的数据出现跳变。例如某个Cell最开始保存的二进制数据是10，一段时间后再读取该Cell，二进制数据可能就变成了11。因为闪存中保存的数据有一定的概率出现跳变，因此需要配合ECC算法(Error Correcting Code)来使用，SSD内部需要有ECC引擎进行数据检错和纠错 。

写入SSD颗粒数据时，ECC引擎基于原始数据计算出冗余数据，并将原始数据和冗余数据同时保存 。从SSD读取数据时，原始数据和冗余数据一并被读出，并通过ECC引擎检查错误并纠正错误，最终得到正确的原始数据。

闪存所保存的数据出现跳变的数量，随着擦写次数的增加而增加 。当擦写次数达到一定的阈值后，闪存中保存的数据出现跳变的数量会增大到ECC引擎无法纠正的程度，进而导致数据无法被读出。这个阈值就是闪存的最大擦写次数 。

在SSD领域，当前标准的ECC算法是BCH算法(以三位作者的名字首字母命名)，可以满足绝大多数SSD的纠错需求。大多数产品中，闪存介质所宣称的最大擦写次数，就是基于BCH算法来给出 的，但是BCH算法的纠错数据位比较有限，所以目前纠错能力更强的算法也被应用，如LDPC(Low Density Parity Check Code) 是一个纠错能力很强的算法，可以纠正更多的数据跳变。

SLC、MLC及TLC这三种闪存芯片，大家都很清楚，但接下来QLC闪存芯片要开启它的逆袭之路，而东芝和西数已经率先做出表率 ，目前主要针对智能型手机(如iPhone等)、平板计算机和记忆卡市场。

东芝今后也计划推出采用堆栈 96 层制程技术的 512Gb(64GB)3D NAND 产品以及采用全球首见的QLC(Quad-Level Cell)技术的 3D NAND 产品 。该款QLC试作品为采用堆栈 64 层制程技术，实现业界最大容量的 768Gb(96GB)产品，已经提供给 SSD 厂、控制器厂进行研发使用。

西数全球首发了96层堆栈的3D NAND闪存，其使用的是新一代BiCS 4技术(预计下半年出样，2018年开始量产)，除了TLC类型外，其还会支持QLC ，这个意义是重大的。西数已经用实际行动表明会支持QLC，而接下来三星、Intel、SK Hynix等厂商也势必会跟进(目前还没有正式公布QLC的进展)，为何厂商会跟进可靠性、寿命比TLC还差的QLC 。

目前来看，QLC闪存单位存储密度是TLC的2倍，单颗芯片可达到256GB甚至512GB。但是QLC闪存的电压更难控制，写入速度更低，可靠、稳定性及寿命比TLC更差。个人觉得主要的原因是成本和闪存对寿命SSD的不断优化，随着SSD控制对QLC技术优化，也有理由相信QLC跟TLC走同样的路，也有可能被用在企业产品 。

从长远来看，能不能将SSD的价格拉下来，我个人对QLC是寄予厚望的，但具体时间目前却无法预知，从TLC到QLC的技术过度 需要时间，需要双倍的精度才能确保足够高的稳定性、寿命和性能。如果参考TLC的历程，价格优势更难在短期内体现出来，QLC大批量上市并且明显带动降价节奏的时间也是我所期待的。

对于存储介质的未来除了NAND Flash外，还要有很多技术值得期待。 SCM( Storage -Class-Memory)产品已经出现在大众视野 ，如美光、英特尔自2016年开始量产的3D-Xpoint ，威腾、东芝合作开发的3D-ReRAM 。SCM的读写速度是3D-NAND的千倍，但在产品测试结果显示只有几十倍，这也说明SCM在读写性能上还有较大的提升空间值得期待。然而3D-NAND+类DRAM混合型的4D-NAND集前端高速度DRAM和后端低价大容量的3D-NAND于一身，也将会在容量和性能中找到一个很好的折中点。

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