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USB-3.0 U盤革命 & 外接儲存裝置的新機會

  • DIGITIMES企劃

銀燦科技業務協理 李政逸
銀燦科技業務協理 李政逸

銀燦科技於2008年9月成立於台灣新竹,於2009年首先成為市面上推出USB 3.0 Flash控制單芯片的公司。致力於發展低耗電、高效能的U盤,以及搭配外接週邊裝置的USB 3.0 to SATA橋接芯片,目前大陸與台灣的前3大廠商,均為銀燦科技的主力顧客。

銀燦科技積極布局歐洲與亞洲市場,在大陸深圳成立分公司,同時也持續展望未來,持續投入大量的研究人力,承諾讓消費者能夠獲得同樣輕薄短小且低價、更快速的U盤產品,以及外接儲存硬盤裝置。

銀燦科技系統工程協理 陳思明

銀燦科技系統工程協理 陳思明

USB 3.0 U盤革命

第2場議程分上下兩半段,前半段主題為「USB 3.0 U盤革命」,由銀燦科技業務協理李政逸先生主講。李協理提出銀燦在2010年6月COMPUTEX展推出第1顆支援USB 3.0的IS902快閃控制芯片後,在初步跟客戶溝通,以及該年9月份DIGITIMES主辦的USB 3.0論壇中,銀燦當時曾提出USB 3.0隨身碟要能被主流市場廣泛接受,有下列3個關鍵:第一就是隨身碟Performance要提升。第二就是成本要接近 USB 2.0 U盤。第三則是芯片封裝以及U盤PCBA要跟USB 2.0 U盤體積一樣輕薄短小。

經過約半年的市場時空演變下,銀燦進行市場調查,USB 3.0入門型U盤8GB/16GB售價,約在人民幣123~223元?200~313元,而USB 2.0主流U盤8GB/16GB售價約人民幣111~156元?190~269元,USB 3.0 U盤報價已經慢慢趨近於USB 2.0 U盤的報價,也由於兩者價差縮減到僅人民幣10~40元,台灣的創見(Transcend)、威剛(A-DATA)、勁永(PQI)以及日本的I-O DATA、Buffalo廠牌的U盤產品,都有用到銀燦的芯片;銀燦估計USB 3.0 U盤控制芯片整體出貨量,在2011年第2季會逐漸提升。

李協理也指出,自從2010年推出支援USB 3.0的IS902控制芯片之後,也一直進行IS902的COB(Chip On Board)封裝工作,經過2011年第1季通過相關電氣特性驗證之後,預計4月可進入量產,目前以4GB Flash 1 Die與8GB Flash 2 Die兩種容量為主,有助於提供客戶打造更輕薄短小、接近記憶卡尺寸的微型U盤。

打造低成本高效能的USB 3.0 U盤

李協理指出,根據客戶與使用者的意見,他們認為USB 3.0 U盤的C/P值要高,但不需要太大的容量,4~8GB容量就夠了,同時期望寫入速度能再拉高。但各位都曉得,U盤的讀寫速度,取決於U盤內所配置的閃存芯片體顆數、通道數的組合,若要控制成本,系統設計上最多只能用到2個通道(2 channels)。

若使用成本較為低廉的TLC(Tri-Level Cell)閃存,由於TLC閃存無論怎麼組合,其讀寫效能無法突破50MB/s,這樣的傳輸速度透過USB 2.0介面就可達成,使用USB 3.0規格顯得浪費。

因此銀燦的IS902 UFD控制芯片,採取2ch雙通道設計,可搭配SDR或DDR的SLC或MLC閃存顆粒,在使用SDR MLC記憶體設計入門等級U盤情況下,其循序讀?寫速率可達60MB/s、37MB/s(2CE);若採用更快速的DDR MLC閃存,則可達到循序讀?寫速度115MB/s、42.5MB/s@2CE或85MB/s@4CE;若設計效能級U盤搭DDR MLC,啟用ISfact加速模式之下,循序讀?寫速度可飆到140MB/s、100MB/s。

USB 3.0控制晶片藍圖與時程推展

李協理也提出銀燦科技在閃存控制芯片的時程規劃藍圖。在2010年第3季,銀燦推出IS902 USB 3.0閃存控制芯片,其規格支援2 CH、27位元ECC修正能力,且支援到2X/3X奈米製程的MLC閃存顆粒之後,預計下一代UFD控制芯片仍採用C/P值高的1T 8051架構的單芯片設計,其規格支援USB 3.0及內建30MHz石英震盪頻率產生器,ECC修正能力提高到70bit/1KB,可搭配4K/8K/16K閃存分頁模式,並可以DDR ONFI/ Toggle 1.0介面驅動,以及2x奈米製程的TLC或MLC閃存顆粒支援。

2011年第2季,銀燦將推出單通道(1CH)、70位元ECC修正能力的IS916 USB 3.0閃存控制芯片,規格上追加對2X奈米製程MLC/TLC閃存顆粒的支援;隨即在2011年第3季推雙通道(2CH)、同樣70位元ECC修正能力的IS926 USB 3.0閃存控制芯片。到2011年第4季則推出70位元ECC修正能力、4通道(4CH)的IS946 USB 3.0閃存控制芯片,效能可以進一步倍增。

外接儲存裝置的新機會

下半段議題「外接儲存裝置的新機會」由銀燦科技系統工程協理陳思明先生主講。陳協理以新上市的蘋果MacBook Pro為例,它導入傳輸速率達10Gbps的Intel Thunderbolt匯流排技術,但是週邊晶片與連接線成本仍相當高昂;而USB 3.0可提供5Gbps SuperSpeed高傳輸頻寬、較大900mA供電以及容易使用的插拔特性,仍然是當今儲存裝置、視訊、音訊與顯示器主流介面。

針對當今大容量硬盤所需要關切的議題,陳協理認為需要考量到:是否支援磁區長度增加為4KB(4,096Bytes)的先進格式(Advanced Format),對容量超過2TB硬盤的支援性,是否能克服Windows XP作業系統的MBR主要啟用分區限制在2TB,還有如何因應2010年1月歐盟開始實施的Directive 2005/32/EC規範,資訊產品在S5節電模式下耗電量需低於1W,而2013年這個節電規範更嚴苛到需要低於0.5W等挑戰。

外接硬盤需注重低耗電以及2TB容量?先進格式支援

也因此,銀燦科技推出IS888 USB 3.0對SATAII橋接芯片,支援USB 3.0的SuperSpeed 5GBps傳輸速率並向下相容USB 1.1/2.0;內建高效率3.3V轉1.2V直流變壓電路以降低系統整體功耗。IS888通過USB IF商標認證,在USB 2.0待機模式僅35mA,USB 3.0待機模式102mA,插USB1/USB2裝置待機模式則降為83mA。S5模式下待機模式低於0.5W,符合2013年歐盟節電規範。同時IS888芯片支援採4KB磁區的先進格式(Advance Format)硬盤,容量可達16TB,並支援Windows 7/Vista/XP、Mac OS 9.x/10.X以及Linux等作業系統。

IS888橋接芯片接上2.5吋硬盤效能實測上,其循序讀?寫速度為104.4MB/s、101.8MB/s;3.5吋硬盤循序讀?寫速度為156.6MB/s、155.5MB/s。若是搭配AI Turbo最佳化效能驅動程式下,SSD循序讀寫速度從211.9MB/s、160.6MB/s提高到271.4MB/s、191.4MB/s。

外接硬盤的轉接板強調規格齊全、輕薄短小

銀燦對下一代儲存裝置橋接芯片的開發過程,除了注重效能提升之外,還涵蓋各產業介面?規格等協定層的軟體支援,像是UASP(USB Attached SCSI Protocol)的支援,以及提供最佳化效能BOT驅動程式等。

陳協理展示兩款USB 3.0轉SATA3的轉接板參考設計,一款為60.3x10.4mm 4層板PCB設計,可塞入標準USB 2.0外接盒內;另一款68x7.5mm 4層板設計,整個轉接板加上2.5吋硬盤總體積可以更縮減。

這兩款轉接板除了通過FCC B的EMI檢驗,也通過HDD連續168小時不斷電的壓力測試,以及4KV人體放電、8KV空中放電的靜電防護能力。在BOM物料表成本也能有效下降,減少產品的製造成本。

USB 3.0橋接芯片的藍圖規劃

銀燦科技在USB 3.0橋接芯片的時程藍圖規劃上,繼2010年7月推出IS888 USB 3.0橋接芯片後,接下來在2010年第4季推出IS621 USB 3.0 to SATAII橋接芯片,除了腳位與IS888相容之外,並支援UASP協定以及AES128/256bit編碼支援(IS621AU);同時也提供一對多的多埠分接(port multiplier)功能。

2011年第1季銀燦推出IS622橋接芯片。提供1組USB 3.0埠轉2組SATAII埠的橋接能力,並支援SATA熱插拔與NCQ命令、RAID 0/1/JBOD容量合併功能、USAP v1.0與BOT驅動程式支援,與AES128/256bit編碼支援。2011年第2季銀燦推出IS631 USB 3.0 to SATA3 6Gps橋接芯片,支援USAP以及支援一對多的多埠分接(port multiplier)功能。

2011年第3季結束前,銀燦推出IS632 USB 3.0 to SATA 6Gps橋接芯片,它具備1個USB 3.0埠轉2個SATA3埠(6Gbps)的橋接能力,支援SATA熱插拔與NCQ命令、RAID 0/1/BOD容量合併功能、USAP v1.0與BOT驅動程式支援,以及AES128/256bit編碼支援。