小Z聊固态:NAND闪存颗粒的打开方式
关注固态硬盘产品的各位朋友应该发现了,近来几乎各大品牌的固态硬盘产品都涨价了!虽然涨幅不算太大,但是在价格十分敏感的电子消费产业,还是十分耐人寻味的,特别是一些经典热销产品的涨价就更是让人看不懂了。
下图是笔者统计过的,从6月15日起到6月30日止,京东商城上热销的部分品牌的销量最高产品的价格变化图。通过图表可以看到,除了金士顿和浦科特旗下的两款固态硬盘在统计中没有大的变化外,其余各大品牌,诸如三星、东芝、闪迪、ocz等都有着不同幅度的涨价。
在前面几期的“小Z聊固态”中,我们知道固态硬盘最大的制造成本其实在于闪存颗粒,闪存颗粒的价格变化直接影响到固态硬盘产品的价格变化。看到这里,我想部分朋友已经可以猜到为什么此次固态硬盘产品集体涨价了。
没错,原因就和上次机械硬盘因为泰国洪水淹没大部分机械硬件加工商导致全行业涨价一样,此次三星位于西安的全球最大的NAND闪存制造厂的停电事故,影响了NAND的正常生产,再加上处于闪存颗粒生产的旺季,市场上的NAND闪存供不应求,因而出现了大范围的固态硬盘价格上扬。
那么又有人问了,“一个三星NAND闪存厂竟能影响到全行业?难道没有其他闪存厂能够替代它吗?”
今天,小Z就借着这个话题和大家一起聊聊闪存颗粒和闪存厂的那些事。
在固态硬盘领域,掌握了闪存颗粒几乎可以说就掌控了固态市场。目前,全球范围内从事NAND flash的厂商大大小小不计其数,但具有统治地位的就只有区区六家,他们分别是三星(Samsung)、东芝(Toshiba)、英特尔(intel)、海力士(SK hynix)、美光(Micron)、闪迪(SanDisk),这六家从事NAND FLASH制造的厂商几乎垄断了全球大部分的市场份额,接下来我们就一一介绍。
半导体霸主:英特尔(intel)
英特尔公司(IntelCorporation)总部位于美国加州,工程技术部和销售部以及6个芯片制造工厂位于美国俄勒冈州波特兰。
英特尔的创始人罗伯特·诺伊斯RobertNoyce和戈登·摩尔GordonMoore原本希望他们新公司的名称为两人名字的组合——MooreNoyce,但当他们去工商局登记时,却发现这个名字已经被一家连锁酒店抢先注册。不得已,他们采取了“IntegratedElectronics(集成电子)”两个单词的缩写为公司名称。现任CEO是BrianKrzanich。
英特尔公司在随着个人电脑普及,英特尔公司成为世界上最大设计和生产半导体的科技巨擘。除了为全球日益发展的计算机工业提供建筑模块,包括微处理器、芯片组、板卡、系统及软件等,公司在半导体顶层技术的研发中始终处于世界领先地位,拥有多项半导体生产专利技术,长期位列全球半导体厂商排行榜的首位。
intel早期闪存颗粒的编号信息
在固态硬盘领域,早期的英特尔自产自研的闪存颗粒,多用于自家高端产品,或是合作紧密的友商产品中,几乎很少输出。
到了中期,英特尔和美国著名的半导体厂商美光进行了深度合作,共建晶圆制造厂,并将晶圆厂中品质和纯度较高的闪存颗粒用于自家的产品,如intel 710系列就是采用的eMLC企业级颗粒,而将品质低的颗粒用于低端产品和输出到第三方,例如intel 320系列以及部分威刚、OCZ产品,在此就不一一论述了。
intel 540s采用海力士16nm闪存颗粒
到了后期,也就是现在intel几乎已经很少在中低端产品中使用自家颗粒了,会根据产品定位不同,灵活选择。例如,最新发布的针对消费级市场的INTEL 540S系列就是采用的海力士16nm闪存颗粒,而面向高性能和安全应用的SSD Pro 5400s则是采用美光和intel合资的16nm闪存。
晶圆之光:美光(Micron)
美光科技(MicronTechnology,以下简称美光科技)位于美国爱德荷州首府波伊西市,于1978年由WardParkinson、JoeParkinson、DennisWilson和DougPitman创立,1981年成立自有晶圆制造厂。
美光科技是全球最大的半导体储存及影像产品制造商之一,其主要产品包括DRAM、NAND闪存和CMOS影像传感器。美光科技先进的产品广泛应用于移动、计算机、服务、汽车、网络、安防、工业、消费类以及医疗等领域,为客户在这些多样化的终端应用提供针对性的解决方案。
在1990年代初期,美光科技成立MicronComputers(美光电脑)子公司来制造个人电脑,该公司即后来的MicronElectronics(美光电子)。
1998年亦并购了Rendition公司来制造3D加速芯片。
2002年美光卷入了内存价格操纵丑闻。
2007年3月21日首次在中国西安成立了工厂,主要生产DRAM和NAND快闪存储器。
美光flash颗粒的命名规则
在固态硬盘领域,美光和intel进行了深度合作,并于2006年在美国犹他州Lehi地区合资共建,25nm工艺闪存制造厂IMFT,而根据相关文件披露,IMFT生产的晶元,49%销售给Intel,另外51%则归美光。
除了生产闪存颗粒,美光还拥有固态硬盘生产线以及市场终端品牌英睿达。不同于intel闪存颗粒,多用于自家产品,美光的闪存颗粒因其性能稳定,深受OEM厂商热捧,并大量输出到各大OEM厂商以及各大品牌固态硬盘厂商。
自产自销:三星(Samsung)
如果说英特尔是半导体行业的绝对领路人和开创者的话,那么三星毫无疑问是最强的追逐者和竞争者。
三星电子(SamsungElectronics)作为韩国电子产品生产企业,是韩国规模最大的企业,同时也是三星集团子公司中规模最大且在国际市场处于领先地位的企业。
该公司在全世界共65个国家拥有生产和销售法人网络,员工数多达157,000人,早在2009年超越惠普(HP)跃升为世界最大的IT企业,其中LCDTV、LEDTV和半导体等产品的销售额均在世界上高居榜首。
在庞大的三星集团内部,半导体事业部可谓是打造三星帝国的一等功臣。
三星集团创始人李秉哲不顾公司众人反对,毅然决然地于1983年在日本东京正式开始进军半导体行业。对此他曾经表示,三星符合韩国缺乏资源的自然条件,只有开发高附加值、技术含量高的产品才能实现企业的第二次飞跃。
在此后的10个月内,三星电子在世界上第三个推出64KDRAM,这在国内外经济界引起强烈反响。然而,日后由于半导体价格暴跌,企业在事业之初陷入困境。尽管如此,三星的存储器半导体依然取得了长足的发展,1992年率先开发成功64MDRAM,终于在世界上确保了最强的技术实力;1993年如愿以偿地荣登存储器半导体世界第一的宝座。此后于1994年和1996年连续开发成功256M和1GDRAM,这同样拥有‘世界最先开发’的荣耀,这样,半导体逐渐成为韩国具有代表性的产业。2002年NANDFlash位居世界榜首;2006年与2007年分别在世界上率先研制成功50纳米级DRAM和30纳米级NAND等,三星电子在存储器领域的占有率超过30%,成为业界的强者。
三星750evo采用自家闪存颗粒
拥有大量的世界顶尖的半导体专利技术的三星,近些年也没有停止研发的脚步。就固态硬盘行业而言,三星是业界首个将TLC闪存颗粒运用于固态硬盘产品的厂商,同时研发出全球领先的3D-NAND闪存颗粒技术,极大的提升了闪存颗粒的实际使用容量,进一步压缩了闪存颗粒的体积,引发了闪存颗粒的又一次革命。
三星flash颗粒编号信息表
作为半导体厂商,三星也和intel一样,有着完整的闪存颗粒生产线,却都仅将颗粒运用于自家产品,三星家更是做得彻底,所有原产颗粒都不允许输出,仅装备于自家固态品牌。因而,很多关于三星闪存的具体参数信息很少见诸于网络。
闪存缔造者:东芝(Toshiba)
作为我们的邻居,韩国在闪存制造上有三星,而日本则有东芝。
东芝(TOSHIBA)是日本最大的半导体制造商,亦是第二大综合电机制造商,隶属于三井集团旗下。东芝原名东京芝浦电气株式会社,1939年由株式会社芝浦制作所和东京电气株式会社合并而成;从1875年开创至今,已经走过了133年的漫长历程。
早在80年代东芝与NEC是世界上最大的两家半导体制造商,同时东芝还是闪存存储标准SD协会的董事会成员之一,是多项规格标准的制定者和推动者,拥有着半导体闪存行业多项世界第一和生产专利,到了90年代,东芝已经成长为世界排名前5的芯片厂,在2008年东芝排名第3,仅次于英特尔和三星,但排在德州仪器和意法之前,到了今天东芝依旧在世界半导体行业、芯片制造行业有着举足轻重的作用。
具体到固态硬盘领域,东芝原厂闪存颗粒几乎占领了主流的固态硬盘市场,成为有一定实力的固态硬盘厂商首选颗粒。究其缘由,一则是东芝近百年的生产制造经验带来的严格的品控,二则是东芝乐于向外输出优质原厂闪存颗粒。
目前,几乎所有大品牌的固态硬盘厂商都使用过东芝相关型号的闪存颗粒。例如浦科特全系列M6V/M7V/M6S PLUS等产品,还有金士顿的v300/uv400,OCZ几乎全系列等。
东芝flash颗粒编号示意图
东芝flash颗粒编号示意图
东芝flash颗粒编号示意图
除了制造原厂闪存颗粒外,还有更多的二线厂商使用东芝原厂的白片颗粒,以及部分厂商使用的东芝黑片,可以说几乎所有主流固态硬盘厂商都使用过东芝制造的闪存颗粒。
同时和三星、intel一样,东芝自家也有固态硬盘终端产品,从开山之作东芝Q系列,东芝Q200,东芝Q300一直到东芝Q300 PRO,每一款源自东芝的新品都带给消费者许多惊喜。
性价比之王:海力士(SK Hynix)
闪存颗粒作为固态硬盘制造中最花费成本的核心器件,提供极高性价比的产品也是能有极大的市场。
海力士脱胎于韩国另一家半导体制造企业现代内存,并于2001年更名为海力士,2012年正式更名为SK hynix。
海力士半导体在1983年以现代电子产业有限公司成立,在1996年正式在韩国上市,1999年收购LG半导体,2001年将公司名称改为(株)海力士半导体,从现代集团分离出来。2004年10月将系统IC业务出售给花旗集团,成为专业的存储器制造商。2012年2月,韩国第三大财阀SK集团宣布收购海力士21.05%的股份从而入主这家内存大厂。
海力士半导体多年前已经在韩国制造了4条8英寸晶圆生产线和一条12英寸晶圆生产线,并在美国俄勒冈州有一条8英寸生产线。2004年及2005年全球DRAM市场占有率处于第二位,中国市场占有率处于第一位。并在世界各地有销售法人和办事处,共有员工15000人。
海力士部分flash颗粒产品编号示意图
如今的海力士半导体,一直以行业最高水平的投资效率、生产效率、销售效率,在竞争激烈的半导体行业站稳脚跟,并以快速的更新能力和极高的性价比,成为众多固态硬盘厂商欢迎的原厂颗粒提供商。
目前,intel旗下多款产品采用了海力士颗粒,例如从intel pro 2500到最新的intel 540s。同时国内许多新兴厂商都在使用有着高性价比的SK Hynix闪存颗粒,例如金泰克等。
闪存帝国:闪迪(SanDisk)
在闪存卡领域,闪迪绝对是行业的巨擘,而在固态硬盘领域,闪迪也凭借着其拥有着完整的闪存颗粒加工体系,成为固态硬盘行业的巨头之一。
SanDisk (闪迪)公司是全球最大的闪速数据存储卡产品供应商。诞生于1988年加利福尼亚帕罗奥多,该公司由非易失性存储技术领域的国际权威Harari Eli博士在1988年创立。
闪迪作为全球唯一一家有权制造和销售所有主要闪存卡格式的公司,拥有超过4900多项关于存储、闪存颗粒等相关技术的专利,并在全球各地拥有着多条闪存颗粒加工制造厂。
闪迪至尊极速系列采用闪迪颗粒
早在2005年,就和日本存储大厂东芝合作,在位于日本四日市运营处的建立起NAND flash闪存 300mm工艺的晶片制造厂,并与2011年正式投入生产。
鉴于闪迪在闪存卡拥有着全球唯一的全系列生产线,因而闪迪原厂的闪存颗粒多用于自身产品消化,并没有大规模投入市场。同时鉴于在NAND flash生产上,闪迪几乎和东芝成为一家人,许多相关产品编号信息暂时无法查询。
总结:
intel和美光、东芝和闪迪、自产自销的三星、性价比的海力士,目前市场上存在的闪存颗粒六大巨头都根据自己的实际特点,你追我赶的占领市场高地,近乎垄断了固态硬盘闪存颗粒的所有市场份额。
然而就六大品牌内部比较,由于各大品牌的侧重点不同,主攻方向的差异。在没有限定的前提下,无法区分到底谁家颗粒好,谁家颗粒烂,但是唯一具有参考意义的便是,下次选购固态硬盘的时候,有这六大厂商的品牌logo,至少要比没有品牌logo来路不明的颗粒强得多得多。
3D-NAND原来这么快 威刚SU800 SSD评测
产品:SU800(256GB)威刚固态硬盘
1外观解析:无螺丝一体化设计
随着intel即将推出X-POINT闪存、东芝着手开发64层3D-NAND颗粒,以及此前早已发布了3D-NAND闪存的三星,占据全球闪存市场大半江山的半导体厂商毫无例外的都在研发3D-NAND技术,尤其是基于TLC颗粒的3D-NAND技术。
可以说,在闪存颗粒行业,2016年绝对是革命的一年。TLC颗粒的技术成熟,3D-NAND技术的不断完善,随之而来的是MLC的绝迹以及基于3D-NAND的TLC颗粒强势崛起。
作为全球闪存颗粒市场另一大原厂,镁光科技也于不久前声明,基于3D-NAND技术的各类闪存颗粒(主要以TLC/MLC为主)已经量产,即将推向市场。
今天,笔者为大家评测的威刚SU800便是采用镁光最新的3D-NAND TLC颗粒,那么此款威刚SU800的性能到底如何?镁光最新的3D-NAND闪存颗粒究竟有何优势?下面,我们就一起来看看吧。
外观解析:无螺丝一体化设计
今天评测的威刚SU800固态硬盘,采用的是标准的SATA接口,而不是当下流行的M.2或是PCIe接口,笔者猜想,此举理应是为了控制成本和提高普及率,毕竟SATA接口的市场需求量依旧很高。
正面整体照
这款威刚SU800 SSD在设计上,依旧采用了SATA接口比较主流的无螺丝的卡扣固定设计,整体上没有一颗螺丝用于固定和粘合,全部采用内外壳壁的卡扣进行锁定。
无螺丝设计
纯黑设计
在整体配色上,采用经典的纯黑色系,以搭配各种型号和风格的主板配件。
产品:SU800(256GB)威刚固态硬盘
2PCB解析:镁光3D-NAND+慧荣2258
PCB解析:镁光3D-NAND+慧荣2258
接下来,我们就来看看此款威刚SU800的内部结构。
在主控上,采用不久前在台北国际电脑展上已经曝光过的慧荣2258定制版主控,此款主控支持NANDXtend ECC技术,全面支持2D/3D TLC闪存的成品解决方案,根据测算,最大持续读写速率分别可以达到560MB/s和520MB/s,4K随机读写分别可以达到90000IOPS和80000IOPS。
慧荣2258主控
需要强调的是,基于NANDXtend ECC技术,它能够提供RAID数据恢复、软件解码和硬件解码,三级的错误校正可以将NAND闪存的寿命延长3倍,另外还可以显著提升解码效率,提速达40%,也显著的降低的产品的能耗。
镁光神秘的3D-NAND TLC颗粒
在闪存颗粒上,采用镁光科技编号为6LB22NW838的、基于3D技术的TLC闪存颗粒,最为镁光科技2016年最新研发的3D-NAND TLC颗粒,此款颇为神秘的颗粒至今为止,尚未曝光相关技术参数,我们仅能从闪存颗粒的logo以及编号特征“NW838”中,推测出此款颗粒的大体属性。
至于颗粒的性能到底如何,待会通过软件实测,就可以得出大致结果了。
南亚256MB缓存
除了闪存颗粒和主控外,此款威刚SU800还搭载了一颗256MB的编号为NT5CC128M16IP的缓存芯片,辅助主控工作。
产品:SU800(256GB)威刚固态硬盘
3性能测试:最大读写速度超560mb/s
性能测试:最大读写速度超过560mb/s
最后,我们通过几款软件进行性能实测。
CrystalDiskMark是一款简单易用的硬盘性能测试软件,但测试项目非常全面,涵盖连续读写、512K和4KB数据包随机读写性能,以及队列深度(Queue Depth)为32的情况下的4K随机性能。队列深度描述的是硬盘能够同时激活的最大IO值,队列深度越大,实际性能也会越高。
CrystalDiskMark测试
在CrystalDiskMark测试中,最大读取速度为562MB/S,写入速度为506MB/S。
TxBENCH是一款能够全面评估固态硬盘读写性能的测试软件,除了常规的持续读写和4kb随机读写外,它还支持定制化读写测试,可以根据测试需要,自由定制队列深度,随机读写文件大小,持续读写文件大小以及负载压力,是否全盘等,功能强大。
TxBENCH测试
在TxBENCH测试中,最大读取速度为561MB/S,写入速度为518MB/S。
产品:SU800(256GB)威刚固态硬盘
4性能测试:AS SSD/ATTO
性能测试:AS SSD/ATTO
AS SSD Benchmark是一个专门为SSD测试而设计的标准检测程序,它涵盖了持续性读写、单线程4KB随机读写、64线程4KB随机读写以及磁盘寻道时间等关键数据的测试,最后还会根据公式将成绩标准化,能比较科学的反映固态硬盘的真实性能。
AS SSD测试
在AS SSD测试中,威刚SU800的4K成绩为读取64649iops,写入81568iops。
ATTO Disk Benchmark是一款简单易用的磁盘传输速率检测软件,可以用来检测硬盘, U盘, 存储卡及其它可移动磁盘的读取及写入速率。由于该软件使用了不同大小的数据测试包, 数据包按0.5K, 1.0K, 2.0K直到到8192.0KB进行分别读写测试, 能够真实模拟固态硬盘等存储工具在日常生活中的工作模式,因而能够客观真实的反应固态硬盘的在实际生活中的性能,对于普通用户有一定的参考价值和意义。
此款软件还有个创新之处在于,每一项数据测试完成后系统会用柱状图的形式表达出来,简洁明了展现出大小比例不同的文件对于磁盘读写速度的影响。
ATTO测试
在ATTO测试中,最大读取速度为560mb/s左右,而最大写入速度为500MB/S左右。
产品:SU800(256GB)威刚固态硬盘
5综合性能测试:pcmark8及小结
综合性能测试:pcmark8及小结
固态硬盘的性能如何,进行实际的模拟操作更能反映真实性能。接下来,笔者通过PC mark8,进行模拟实际操作的综合性能测试。
PCMark8内置了多个测试项目,其中Storage测试项目针对硬盘性能做出评定,包括两款游戏以及各种办公应用测试。分别为《魔兽世界》和《战地3》的游戏载入测试,Photoshop,Adobe InDesign,Adobe After Effects,Adobelllustrator,微软OfficeWord、OfficeExcel以及OfficePowerPoint等十项测试。
这些应用和软件能够很好的模拟用户实际的使用情况,从而综合分析出此款固态硬盘的最终成绩。
PCMark8测试
在综合性能测试中,此款威刚SU800得到了4963分,平均硬盘带宽为246.38MB/S。
小结:
在SATA接口固态硬盘式微的情况下,3D-NAND TLC闪存颗粒的出现,让性能孱弱、成本不低,近乎一无是处的SATA接口固态硬盘从淘汰的边缘拉了回来,造价低廉的3D TLC颗粒,加上不俗的读写性能,对于固态硬盘没有极致速度和外观追求的普通用户而言,SATA口加3D TLC绝对是最具性价比的首选。
今天测试的威刚SU800,无论是在理论性能测试上,还是综合实力上,都有着相当不错的性能表现,只是尚且不知道售价如何,倘若有着合理的价格设定,可以预计此款威刚SU800绝对是一款好的选择。
6威刚SU800详细参数
威刚SU800(256GB)
基本参数 产品定位消费类存储容量256GB接口类型SATA3(6Gbps)硬盘尺寸2.5英寸 闪存架构MLC多层单元主控芯片SMI 性能参数 读取速度560MB/s 写入速度520MB/s 电源功耗工作:0.9W空闲:0.5W平均寻道时间0.5ms 平均无故障时间200万小时 写入数据传输率传输速度会依SSD容量、测试平台的硬体、测试软体及作业系统的不同而有所差异 其它参数 防震能力1500G/0.5ms 外形尺寸100.45×69.85×7mm 产品重量47.5g 工作温度0-70℃ 存储温度-40-85℃ 其它性能最新3D NAND快闪记忆体,搭载智慧型SLC Caching与DRAM Cache Buffer技术,高TBW(总写入位元组数)、DEVSLP(待机休眠省电)与LDPC ECC除错机制,威刚独家加值软体「SSD Toolbox」与「Migration Utility」 质保期限3年*本信息来源于ZOL产品库
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