导语:随着市场需求升温,越来越多的厂商进入到SSD市场生产和销售,现在市场上出现了各种SSD品牌,有高价国际品牌,也有超低价格的本土品牌,甚至还有没贴牌的SSD,中间价差有超过30%,当然品质也有很大差异。消费者如何选择SSD?让我们这些SSD业内人来做公益吧。

NAND Flash是SSD核心组件,占SSD总成本的70-80%

我们首先了解一下SSD的结构。SSD主要由存储芯片(NAND Flash)、控制芯片(Controller)构成。存储芯片NAND Flash是数据存储的载体,占用SSD PCB板大部分空间,是SSD的核心组件,大约占SSD总成本的70-80%。SSD容量由NAND Flash决定,读写速度快、低功耗、抗震等特点也是基于NAND Flash特性。

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SSD组件简图

NAND Flash有擦写寿命,如果擦写次数达到上限,NAND Flash就不能再进行写入操作,所以SSD需要耗损均衡(Wear Leveling),一般是由一颗控制芯片管理。控制芯片通过若干个通道(channel)并行管理多个NAND Flash,因此NAND Flash和控制芯片共同影响SSD的使用寿命和读写性能。

NAND Flash优劣决定SSD品质,原厂logo是关键

NAND Flash作为SSD最重要的部分,其制造厂商主要是三星(Samsung)、东芝(Toshiba)/闪迪(SanDisk)、美光(Micron)、SK海力士(SK Hynix)5家大厂,原厂生产出来的Wafer按照品质差异、封装测试形成市面上所谓的原装片、自封品牌、白片、黑片等代名词。

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NAND Flash Wafer

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Downgrade Wafer

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Downgrade Wafer 实物图

简单来讲,原装片是通过原厂严格检测印上原厂logo的封装片,自封品牌是获得原厂Flash Wafer产能,按照自己产品标准和原厂提供测试标准进行封装测试的产品。白片是原厂销售Wafer给客户,由客户自行封装测试后印上无logo产品,黑片(Inked)是Wafer里达不到spec标准的不良品,往往三星在Wafer进行CP测试的时候将Ink Die 激光打死,而其它原厂东芝、闪迪、SK海力士、美光将其利用,直接销售到市场。由此可以判断NAND Flash品质是原装片>自封品牌>白片>黑片。SSD品质参差不齐,以致价格相差较大,也是因为原装片、自封品牌、原厂次品质品牌、白片、黑片NAND Flash所致。

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白片和黑片没有LOGO

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原装片印有原厂LOGO

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OEM客户 自封品牌

区分原装片、自封品牌、原厂次品质品牌、白片、黑片首先要了解芯片的生产流程,Wafer制作出来后,进入Wafer切片测试阶段,会将Flash Die分为合格和不合格,原厂将测试合格的Flash Die进行封装,不合格的Downgrade Wafer是一些残留的边角料,原厂会做报废处理,也有很多以蓝膜Wafer的形式流到下游封装厂进行加工、回收利用,被称为黑片Ink Die,最后被一些小型厂商用于廉价的捆绑SD卡和U盘等产品中。由于品质、性能低劣,一般不会用在SSD、eMMC等产品上,但也会有少数厂商以黑片生产SSD产品销售到市场获取暴利。

合格的Flash Die原厂封装工厂会根据需要封装成eMMC、TSOP、BGA、LGA等产品,但封装的时候也有不良,或者性能不达标,这些Flash颗粒会再次被过滤掉,或者流到下游厂商,下游厂商再经过筛选,将Flash颗粒印上非原厂logo后出售,另外原厂将消费类等级的Flash Wafer销售给卡类模组厂,这些厂没有测试技术直接让封装厂按照Mapping选Good die封装颗粒后直接SMT做SSD产品,这类的Flash颗粒俗称白片。

最后,原厂封装并测试合格的Flash颗粒印上原厂logo或者Flash Wafer材料卖给原厂OEM客户,由客户自行封装成自有品牌,这是品质最好,稳定性高的Flash颗粒,在选择的时候要认准原厂logo和原厂OEM客户自封品牌logo。主要自封品牌logo是这些:三星的OEM客户:创见(Transcend)、江波龙FORESEE;东芝的OEM客户:金士顿(Kingston)、建兴(Lite ON)、群联(PHISON)。美光主要OEM客户是:金士顿(Kingston)、江波龙 FORESEE、创见(Transcend)。SK海力士没有SSD品牌的OEM客户,其他非原厂策略OEM客户购买Flash Wafer封装成自有品牌logo,品质和供应得不到保证。

除了通过原厂logo判别产品优劣外,还可以通过NAND Flash编号识别。比如,美光全资子公司SpecTek的NAND Flash颗粒编号,Grade and product Definition编码被分为很多等级,比如:-AL:通过严格测试、-AF:通过测试、-S2:第一次没有通过测试等。SpecTek业务模式是将美光所有Ink Die和低品质颗粒回收并测试分类销售到市场,市场客户不是按照物尽其用方式来使用SpecTek颗粒,而是低品高用在SSD上,导致大量用户投诉SSD不良,主要是因为使用SpecTek Flash导致。

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图片来源: SpecTek官网

SK海力士也在效仿美光次品质SpecTek模式,成立一家名为ESSENCORE的公司,处理销售SK海力士次品质的存储产品(比如:Ink Die、OEM不良品)。

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还有一些厂商从市场上收购拆机NAND Flash颗粒来生产SSD,其实很好识别,一般NAND Flash芯片上会印上生产日期,如果距离生产日期太久,说明是拆机NAND Flash。

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1122代表2011年22周出厂

列举6家SSD的NAND Flash选料

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1、三星 850 Pro SSD,三星原装片Flash

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2、金胜(Kingshare)K300 SSD,三星原装片Flash

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3、金士顿SSDNow V300 SSD,自封品牌Flash

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4、影驰GAMER SSD,白片Flash

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5、OCZ SSD,SpecTek Flash

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6、金速F9 SSD,SpecTek Flash

获悉NAND Flash制造工艺、容量等信息方法

1. 中国闪存市场网SSD产品频道

中国闪存市场网会发布一些各厂商SSD产品信息,比如:制程工艺、NAND Flash架构,以及容量、速度、接口等信息。同时,也会公布一些测试不良的SSD评测报告,意在打造一个健康的SSD成长空间,中国闪存市场网会建立SSD好性能、好口碑、好品质计划。

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2. Flash编号信息查询

我们提供Flash编号查询功能,目前支持三星、东芝、美光、英特尔、SK海力士、SpecTek这些厂商。比如:MT29F128G08CECDBJ4,品牌:美光,类型:NAND Flash,单颗NAND Flash容量:128Gb,NAND Flash:MLC。您还可以通过本站技术指导中的文档获取更多厂商Flash编码信息。

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控制芯片改善NAND Flash擦写次数,提高SSD使用寿命

随着原厂制造工艺不断的发展,NAND Flash生产成本下滑,擦写寿命降低,要求控制芯片的ECC纠错能力也就越高。NAND Flash最初SLC擦写寿命可达10万次,仅需使用1-4bit ECC,20nm工艺MLC擦写寿命降低到3000--10000次,所需的ECC提高到16-40bit,到TLC擦写寿命仅500--1000次,需72bit甚至更高的ECC。NAND Flash在SLC时期,控制芯片只需要采用纠错能力不强的汉明码算法,MLC需要纠错能力更高的BCH码,TLC或3D纠错技术开始由BCH向低密度奇偶校验码LDPC过渡来强化使用寿命。

SLC、MLC、TLC、3D NAND Flash发展趋势

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来源: 中国闪存市场网

SLC、MLC、TLC NAND Flash比较

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来源: 中国闪存市场网

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三星是最先将TLC导入SSD的厂商,三星研发的3核Cortex-R4 MDX控制芯片强化了可靠性和纠错能力,使840系列具有3年的使用寿命。继三星之后,SandForce 3700系列以及Marvell 88SS1074、88SS1093、88NV1140、88NV1120控制芯片,均利用低密度奇偶校验码(LDPC)技术来提高TLC的可靠性和耐用性。

台系控制芯片厂慧荣也发布了支持TLC的SM2256控制芯片,独有的NANDXtend解错修正技术,有效运用低密度奇偶校验码(LDPC)和RAID修正技术,增加数据读写保护能力,提升TLC的使用寿命,群联PS3110控制芯片同样支持TLC,慧荣只提供控制芯片或解决方案给客户,群联可自主生产SSD成品并销售到市场上。

控制芯片厂最新产品一览表

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来源: 中国闪存市场网

接口标准定义最大传输带宽,影响SSD传输速度

SSD最为常见的接口是SATA,其接口速度有SATAII(300MB/s)和SATAIII(600MB/s),相比SATA接口,PCIe接口传输速度更高,PCIe Gen2 x1传输速率为500MB/s,PCIe Gen2 x2速度可达到1GB/s,最多可以支持到PCIe x4。随着PCIe规范标准的升级,PCIe Gen3 x1传输速度也可达到1GB/s,扩展速度会更高。SSD接口规范定义了最大传输带宽,将直接影响到SSD传输速度,而接口标准需要控制芯片的支持才能发挥最大传输性能。

SSD接口最高传输带宽比较

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SSD SATA在控制芯片厂SandForce SF-2281和Marvell 88SS9187/88SS9174,以及慧荣SM2246EN和群联PS3109推动下,SATAIII接口得以快速普及,SSD PCIe因为售价较高以及PC主机接口普及迟缓,主要用于企业、工作站服务器市场。2014年Marvell新推出的控制芯片加大对PCIe接口的支持,同时英特尔最新Skylake平台CPU芯片也增加了原生PCIe NVMe通道,开始推动SSD接口由SATAIII向PCIe过渡,预计2015年底将有SSD厂商推出SATAIII一样销售价格的PCIe SSD,有利于加速PCle SSD市场普及。

客户端SSD接口变化趋势

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控制芯片层次和市场策略决定SSD的品质因素:

三星、东芝、闪迪、英特尔都有自主研发的控制芯片,同时东芝、闪迪也采用慧荣或群联的控制芯片生产低端SSD。SK海力士通过收购LAMD控制芯片厂开发自己的控制芯片和SSD,美光SSD主要以Marvell控制芯片为主,同时也开始采用慧荣控制芯片生产低端消费类SSD,SandForce被希捷收购后不再对外销售。活跃在市场上的SSD控制芯片层次一一分析:

SSD控制芯片市场定位及应用

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来源:中国闪存市场

购买小贴士

对于普通消费者来讲,从NAND Flash和控制芯片方面了解SSD难度较大,中国闪存市场网提供SSD评测报告,从读写性能、兼容性、老化、功耗等方面进行测试,可以直观、全面的了解SSD的性能。此外,列举如下几点选购建议。

1. 选择国内专业的电脑配件电商平台,如:京东、天猫等。

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2. 选择有口碑,有影响力的品牌。除了三星等一线品牌外,还有台系与国内的民族品牌如:金士顿、创见、金胜等,这些都是具有技术与资源实力支撑的品牌。

3. 选择有更多型号,更多容量,更多接口形态的品牌,说明有更专注,更系统的产品销售体系。

4. 参考用户的评论来选择。

5. 根据自己的需求来选择:如果是入门级台式机用户可以选择64GB装系统;笔记本用户则需要更大的容量,如:128GB、256GB。

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6. 根据硬件平台来选择:如果是老式的如P35或低阶的H61,那么磁盘接口就是SATAII,就无法享受到SATAIII SSD 的效能。

7. 根据操作系统来选择,Window 7以上操作系统用SSD更合适,因为支持TRIM和4K对齐。