混合硬盘为何突然就不火了？

虽然今天固态硬盘已达近乎人手一块的普及程度，但十年前，固态硬盘不仅容量仅够安装操作系统，NAND FLASH价格的高企也使得固态硬盘仅为高阶玩家尝鲜的“补品”。但你知道么，为了用最低成本为用户带来更好的使用体验，传统存储厂商付出了很多的努力，推出过不少亮眼但却又颇显鸡肋的产品，例如昙花一现的混合硬盘SSHD。

固态硬盘可以简单理解为NAND FLASH颗粒+机械硬盘的混合体，看起来有点类似大容量缓存的机械硬盘，但运行机制方面却完全不同。硬盘芯片采用的是DDR DRAM芯片，容量从几MB到几百MB，主要为机械硬盘提供数据缓冲的作用；而混合硬盘中的NAND FLASH颗粒容量通常为几GB到几十GB，主要是利用其高速度存取的优势来改善机械硬盘的平均存取时间，而存储的主体依然是高容量的机械硬盘部分，有点类似于Windows Vista和Windows 7中的“Ready Boost”机制。

01 混合硬盘的优势是什么？

从原理看，混合硬盘会记录某时刻读写最频繁的数据，并且将其保存在响应速度最快的NAND FLASH中，从而达到堪比固态硬盘的性能。虽然听起来简单直接，但是混合硬盘却有自己的一套的工作机制，且不受操作系统的影响。那么固态硬盘性能几何？不夸张的说可以让Word也有记事本的打开速度。系统在休眠的时候也可将内存中的数据写入NAND FLASH中，唤醒后即可瞬间进入之前的工作状态，而机械硬盘此时可能还在上电读取页面文件中。

笔者曾经就将一块2.5英寸的西部数据混合硬盘安装到微软XBOX ONE X游戏机中。该硬盘隶属高端的“黑盘”系列，采用8GB NAND FLASH+1TB 7200转的机械硬盘组合。在游戏《刺客信条：起源》的DLC《法老的诅咒》中，主角巴耶克多次从拉美西斯大帝的雕像跳下摔死后，游戏的加载时间仅需几秒即可完成，真的堪比固态硬盘。

不仅实现了性能和容量“鱼和熊掌”兼得，混合硬盘将频繁使用的数据写入NAND FLASH后还会让机械硬盘部分停转“待命”，待有新的数据读写时才会启动，这样就降低了机械硬盘的磁头的读写频率和盘片的旋转时间，提升性能的同时也使得使用寿命大为提升，并降低了耗电量。虽然价格方面混合硬盘比普通机械硬盘贵一些，但要知道十年前的TB级固态硬盘可谓天价，仅用在数据中心等领域，因此堪称是固态硬盘普及之路的重要“里程碑”

02 混合硬盘怎么就成了鸡肋？

诚然混合硬盘有诸多优势，但可谓“成也原理败也原理”，一旦遇上大量数据的持续写入，小容量的NAND FLASH容量耗尽后，机械硬盘孱弱的读写性能就会“原形毕露”，尤其是一些大容量的混合硬盘配备的是5400转的SMR“叠瓦式”机械硬盘……你懂的。因此混合硬盘不仅消费领域没有普及，企业级应用领域也没能实现对传统机械硬盘的取代。

而压垮混合硬盘这匹“骆驼”的最后一根稻草就是价格不断走低、容量不断提升的固态硬盘，不仅主流的M.2 NVMe PCIe3.0 1TB产品已抵达到500元价位，128GB容量的SATA固态硬盘更是跌破了百元大关，成为现代装机的标配，而机械硬盘则被打入NAS、监控和移动硬盘的“冷宫”，因此混合硬盘的处境更显尴尬，成为不折不扣的鸡肋产品，主流电商平台更没有售卖，想尝鲜的同学只能去万能的某宝了。

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MLC与TLC同根生，Intel 3D NAND技术大揭秘

现在每一个闪存厂家都在向3D NAND技术发展，我们之前也报道过Intel 3D NAND的一些信息，昨天5月14日，Intel & Richmax举办了一场3D Nand Technical Workshop技术讲解会，在会议上Intel的技术人员给在场人员具体的讲解了Intel 3D NAND的计划以及一些技术上的细节。

3D NAND的好处自然就是能够比现在的闪存提供功能大的存储空间，存储密度可以达到现有闪存的三倍以上，未来甚至可以做出10TB以上的2.5寸SSD出来。另外还有一个重要特性，就是（每单位容量）成本将会比现有技术更低，而且因为无需再通过升级制程工艺、缩小cell单元以增加容量密度，可靠性和性能会更好。

Intel在现在2D NAND时代是没有做TLC闪存的，但是在即将到来的3D NAND时代，Intel将推出自己的TLC闪存，另外还有一个非常重要的就是，TLC与MLC其实都是同一块芯片，这点和现在三星的3D NAND差不多，Intel的客户可以根据自己的需求选择闪存是工作在MLC模式还是TLC模式。在MLC模式下每Die容量是256Gb，而TLC模式下每Die容量是384Gb。

Intel 3D NAND目前会使用32层堆叠，电荷存储量和当年的50nm节点产品相当，第二第三代产品依然会保持这样的电荷量，以保证产品的可靠性，会议上并没有明确说明3D NAND到底是使用那种工艺，只说了用的是50nm到34nm之间的工艺。

L06B是MLC产品的代号 ，采用ONFI 4.0标准，Die Size 32GB，16k Page Size，使用4-plane设计，虽然会带来额外的延时，但同时也提供了比目前常见的2-plane设计闪存高1倍的读写吞吐量，闪存寿命是3000 P/E。

B0KB则是TLC产品的代号 ，由于是同一芯片所以许多东西都是L06B一样，当然容量、性能与寿命什么的肯定不同，Die Size 48GB，闪存寿命是1500 P/E，由于是TLC所以需要ECC标准是更高的LDPC。

Intel 3D NAND全部会使用132-Ball BGA封装，L06B可以从256Gb（32GB）到4096Gb（512GB）的产品，具体的请看上表，不过这款闪存的CE数其实是可以调的，这样可以更容易的做出更大容量的SSD。

闪存有三种工作模式

MLC工作的模式有2-pass和1-pass两种编程模式，默认的是2-pass编程模式，第一次编程lower page的数据写入到NAND阵列里面，而第二次编程则会把upper page的数据写入。

而1-pass编程模式的意思当然就是指一次编程就把lower page与upper page的数据都写入到NAND阵列里面，这样可以节省15%的编程时间，但是用这种算法的话闪存寿命会比两步编程模式时低一些，低多少并没有具体说明。

而TLC的编程算法则要复杂很多了，第一步和MLC的一步编程模式相类似，就是直接把lower page与upper page一齐写入到NAND阵列里面，第二步则是写入extra page的数据，由于算法复杂，第二部编程时需要对数据进行ECC校验。

上面所说闪存的2-pass MLC、1-pass MLC与TLC工作模式是可以用使用指令随时切换的，这对厂家来说闪存的使用会变得非常灵活，当然了产品的用户是不能这样乱改工作模式的。

至于Intel的3D NAND什么时候会开始供应，今年Q3中旬会开始相各个合作伙伴提供测试样品，MLC/TLC的都有，2015年Q4末开始大规模供货，产品的定价会根据那时的市场情况再决定。

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