NAND Flash於2014工控應用最新趨勢

宜鼎國際新推出M.2(S42)系列比MiniPCIe節省4成PCB空間

全球市場研究機構TrendForce預測，2014年SSD市場將有兩大亮點，一個是SATA III TLC SSD受惠於價格因素，將崛起於中低階市場，成為一個市場亮點，另一個則是PCIe G2將取代SATA III成為高階SSD市場主流，原因是速度上的優勢以及新一代Macbook Air率先搭載的引導，PCIe G2在2015年時就會成為PC SSD市場的主流規格。

工控領域儲存裝置的領導廠商宜鼎國際，憑藉多年專注於工控應用市場的專業，分析這兩個趨勢在工控市場未來一年的發展可能性。首先，受限於TLC 快閃記憶體的品質，以及其與MLC的價差不大等因素，短時間內TLC快閃記憶體不容易滲透到工控應用領域。另一方面，宜鼎國際看好PCIe技術介面的可擴充性，其速度可搭配目前十幾奈米製程的快閃記憶體速度，突破SATA介面的速度瓶頸，後勢確實值得期待，不過，由於講求穩定的工控應用，普遍發展較慢，預計能可同時支援SATA與PCIe介面的M.2(NGFF)滲透最快，宜鼎國際也已提供2242與2280兩種規格的M.2(NGFF)產品。

SLC在小容量應用還是主流

工控市場使用的SSD，主要分SLC與MLC兩種。SLC SSD雖具有較高的料件成本，但更值得信賴的運行穩定性與壽命表現，至今仍是追求高速、高穩定性的嵌入式系統的首選。

比起優異的SLC SSD，MLC SSD除了價格優勢，使用壽命、傳輸速度與耗電量等條件的表現都與SLC SSD有很大的落差，過去在工控應用並不普及。然而，近年來，隨著各種技術條件的進步，MLC逐漸克服讀寫壽命的劣勢，甚至讀寫速度也有大幅的改善。

宜鼎國際獨家發展的iSLC技術，就擁有可讓MLC SSD具有逼近SLC快閃記憶體所提供的效能，而且提高抹寫次數達近3萬次，耐用年限延長為MLC快閃記憶體的十倍，但產品售價卻僅有不到一般SLC快閃記憶體的一半，因此擁有相當高的CP值，適合所有需要容量大SSD但預算有限的嵌入式系統廠商使用。

不過，受到SLC與MLC每單位容量價格差異的影響，容量在4GB以下的工控應用仍然會選擇高品質的SLC，而容量在32GB以上的應用則會受到每儲存單位價格降低轉而選擇MLC。宜鼎國際工控Flash事業處副總吳錫熙表示，MLC在穩定度與耐用性上，還是跟SLC有所差距，並不適合關鍵性應用的嵌入式系統。

由於TLC快閃記憶體是在1個記憶體儲存單元內存放3位元，使得單位容量的成本比MLC更低，但效能與可靠性也大打折扣。吳錫熙表示，以現行TLC快閃記憶體的品質，要能使用超過三五年是一個挑戰，在資料的可靠性上也受到存疑，應用在工控領域的風險還很高。而且，TLC與MLC的價格僅有30%至50%的差異， 並不像SLC與MLC 有高達5倍的差異，要在高容量應用取代MLC的誘因並不大，短期內，TLC要在工控應用上取代MLC機會很小。

PCIe將漸進式興起

對比TLC SSD在工控市場還需要一段時間才有機會嶄露頭角，PCIe的情況就樂觀許多。最主要的原因是PCIe SSD可以突破SATA介面的資料傳輸速度瓶頸。隨著快閃記憶體的製程進步，現行市面上可購買到的單顆快閃記憶體，遵循Toggle DDR2.0 NAND 或者ONFI 3.1標準，資料傳輸速度可達400 MB/s，這表示在SSD內搭載單顆快閃記憶體，速度為400 MB/s，2顆快閃記憶體時，速度就可以到達800 MB/s，而目前主流SATA III的資料傳輸速度約為600 MB/s，換句話說，採用SATA技術介面就無法完全展現快閃記憶體可表現的速度，未來快閃記憶體朝向更先進製程，速度可以達到DDR 533，單顆快閃記憶體的速度就可以達到533 MB/s，屆時PCIe SSD將會成為解決資料傳輸速度瓶頸的重要技術介面。

與SATA介面相比，PCIe SSD的優勢在於其異於擴充的特性，PCIe G3最大可以支援到16傳輸通道，每單一傳輸通道可傳輸1 GB/s，最大的資料傳輸速度達16 GB/s，可充分發揮先進製程快閃記憶體的速度優勢。

PCIe技術介面並非一種新的技術規格，過去在硬碟時代就已經被普遍使用，不過，真正被大規模應用在SSD領域，是2013年新一代Macbook Air搭載了PCIe G2x2 SSD，讓PCIe SSD搖身成為明日之星的技術規格。

採用PCIe介面的SSD常見有Mini PCIe、M.2、SFF-8639 2.5” SATA Express SSD、SFF-8639 2.5” SATA PCIe SSD、PCIe SSD Card五類，其中M.2(NGFF)已可見於Intel最新的主機板上，其他類別則已有筆電或是平板陸續導入，在工控領域Mini PCIe也時常被應用在無線網路(Wi-Fi)模組上，顯示PCIe SSD已是成熟的技術介面。

吳錫熙認為，PCIe SSD雖可解決SATA介面傳輸速度瓶頸的問題，但工控應用多以小尺寸外觀為主，是否需要PCIe SSD高度的擴充性，還值得觀察，但2014年應該就可見到同時支援SATA介面與PCIe介面的規格出現在工控市場。

宜鼎國際在2013年就已率先推出M.2-SATA 3ME，搭載M.2(NGFF)2242技術介面，可支援SATA訊號，可用於如工控筆電、平板等系統中。2014年，再加碼推出共8款支援SATA訊號的M.2(NGFF)2242與2280的SSD，滿足各種嵌入式系統的需求。