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SSD儲存方案為Ultrabook產品薄化設計關鍵

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mSATA介面SSD模組,由於採載板平整設計,可輕易在現有設計方案中找到空間設置,大幅壓縮產品厚度。OWC
mSATA介面SSD模組,由於採載板平整設計,可輕易在現有設計方案中找到空間設置,大幅壓縮產品厚度。OWC

不讓Apple MacBook Air薄化設計專美於前,英特爾力拱Ultrabook技術方案,但為了令產品具薄型化設計優勢,傳統捨棄光碟機的設計雖可讓產品顯得更薄,但無法捨棄的硬碟元件,則必須改採更趨薄化的硬碟設計或是直接換用SSD解決方案,來達到產品薄化的積極手段。

在Apple推出iPad後,9.7吋中小型螢幕設計,已侵蝕部分小型筆電的市場,加上針對小型筆電推出的MacBook Air,更讓超可攜型態的輕薄筆電的競爭條件變得更加嚴苛,追求極致輕薄已經成為筆電設計無法回頭的單行道,但在WinTel架構下,想達到輕薄化設計除了移除光碟機外,首要必須克服的即是大型儲存媒體的薄化設計。

SSD模組分Full Size與Half Size不同尺寸,佔用機構空間相當小,僅傳統硬碟1/6不到。OCZ

SSD模組分Full Size與Half Size不同尺寸,佔用機構空間相當小,僅傳統硬碟1/6不到。OCZ

mSATA SSD效能大幅超越傳統硬碟,加上體積小巧,已經成為新一代Ultrabook的儲存主流設計方案。ADATA

mSATA SSD效能大幅超越傳統硬碟,加上體積小巧,已經成為新一代Ultrabook的儲存主流設計方案。ADATA

目前已趨於成熟的SSD(Solid State Drive)固態硬碟的簡稱,即是是在標準NAND快閃記憶體的元件基礎上,建構的新一代低功耗、耐用的儲存系統。SSD的特色在於無硬碟耗電量大、內存機械元件易故障問題,而是採全電子化的讀?寫機制,自然無傳統硬碟應用限制,加上積體電路透過封裝技術整合,可令SSD模組在相同的體積下可輕鬆令儲存容量數倍提升,目前已成為筆電產品薄化的重要設計方案選項。

NAND Flash容量持續倍增 低成本增加導入優勢

半導體製程持續改善,目前NAND Flash單位容量倍數增加、成本壓低,應用大量NAND Flash的SSD目前主流容量為128/256GB,雖然成本與傳統硬碟仍相差甚遠,但在高單價的Ultrabook產品設計中仍是相當具吸引力的設計方案。

至於運用SSD模組,以Apple的MacBook Air算是在量產產品大量預載標準配備的市售產品,對於最終產品體積縮減設計可以取得更多開發優勢。另在模組廠方面,SSD模組分Full Size與Half Size不同尺寸(Full Size mSATA SSD尺寸50.8 x 29.85mm;Half Sized mSATA SSD尺寸26.8 x 29.85mm)要求的擴充SSD載板,模組產品較2.5吋機構設計的升級型SSD少了外殼尺寸、材料,SSD模組卡約6~7g,光在構型、重量各方面,都是目前Ultrabook較佳整合儲存方案。

即便傳統硬碟廠商,在面對SSD的競爭下,嘗試在現有的技術條件下進行硬碟機的積極薄化設計改善,但實際上仍擺脫不了硬碟機需驅動馬達、讀取臂、碟盤、機殼等設計限制,在產品厚度上無法達到如SSD單片PCB板的薄化水準。

傳統硬碟零組件薄化不易 凸顯SSD裝載優勢

而目前薄型硬碟在物理限制下所達到的薄化設計,對讀取效能也會造成影響,成本、效益評估是否具備SSD的裝載優勢,除了容量、成本方面的優勢外,在功耗、體積、效能各方面均較SSD方案遜色。

SSD的性能表現,以Intel的SSD模組產品為例,大多能達到超過200MB/s讀取、150MB/s寫入水準,多數採用Sandforce主控晶片的SSD模組,亦可達到讀取240MB/s、寫入180MB/s以上表現能力,同時測試4KB小檔案的隨機讀/寫可具備30,000 IOPS(Input/Output Operations Per Second),SSD平均資料存取時間為0.1ms,效能表現亮眼。

Ultrabook產品的儲存方案,目前因應薄化設計,大多直接將儲存元件採SSD方案設計,但在使用的傳輸介面方面,因應不同裝載需求,SSD仍有SATA、eSATA、CE-ATA等不同介面設計方案,目前多數Ultrabook產品大多採mSATA(mini-SATA)方案。mSATA技術架構即為利用Mini PCIe(Peripheral Component Interconnect express)介面來連接運算系統與儲存裝置。

mSATA介面技術 強化SSD導入筆電產品優勢

mSATA介面技術方案早期多運用於工控電腦,直到Apple MacBook Air導入mSATA令產品達到極度薄化設計,mSATA介面技術方案才逐漸受到重視。實際上mSATA並不算是全新技術,由於mSATA規格原先就是建構在PCIe介面基礎上,光是PCIe的介面技術以可達2.5Gb/s傳輸速率,比現階段的USB 2.0/3.0都更快。

尤其因應固態硬碟SSD的連接應用,由於SSD讀?寫性能已大幅超越機械式硬碟,加上SSD只要載板布線即可以完成連接,搭配小型mSATA模組方式製作對設計整合而言並不會造成開發瓶頸,但相同的設計限制(空間、尺寸)若以傳統硬碟進行,就可能行不通。

mSATA型態SSD模組,即採行Mini-PCI Express模組方案,來與系統載板進行連接,對於模組化產品組合,早已是筆電產品相當常用的一種彈性設計方案,目前PCIe 3.0介面已可達到8Gb/s傳輸極限。

相較目前熱門的USB 3.0的規格效能5Gb/s超越甚多,即便USB 3.0在介面規格也能支援內接裝置連接需求,同時亦可達到簡化產品設計,但相較PCIe介面技術,USB 3.0於系統開發資源卻顯得較為薄弱,如參考設計與驅動技術支援,都呈現少於PCIe的設計方案資源,實際進行產品開發會出現耗用的研發成本較高、時程較久的問題。

以Ultrabook設計需求而言,採mSATA設計的SSD模組,在零組件體積具絕佳優勢,如連接器的設計mSATA為延續mini-PCIe的單載板型態連接器電氣介面,相較傳統硬碟常用的SATA介面構型,在尺寸的厚度上就佔極佳優勢,加上模組為平整構型,容易在機構空間找到置放空間。

Ultrabook採用mSATA載板亦可減省連接器備料成本,mSATA採行與Mini-PCI Express相同電氣介面,經由統一的構型設計,可運用擴充卡或模組化設計方案,因應不同筆記型電腦設計需求。