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      在《十四款120/128GB SSD横向评测》一文中,我们已提到,NAND Flash工艺的进步会让SSD的成本越来越低,这样更容易普及和平民化。

      目前NAND Flash四大阵营中,英特尔和镁光的主流工艺为25nm,三星为27nm,海力士为26nm,而东芝为24nm,基本是同一级别产品。英特尔和镁光在34nm/25nm这两代上都领先一步,东芝后来居上,24nm至少在数字上要比25nm小,芯片密度更高。

      英特尔持续投资IMFT工厂,至少让业界对这个产业更有信心,在去年4月,英特尔和镁光发布了世界首个基于20nm工艺制造的64Gb(8GB)MLC NAND Flash,拉开了新的制程竞赛,比如三星和东芝先后宣布了各自的21nm和19nm闪存。

    20nm制程下的得与失

      按照英特尔的规划,真正在自家SSD上采用20nm闪存需要等到今年的Q3,毕竟新工艺需要很多时间去完善来提高良品率,目前64M20A(产品型号,表示20nm的64Mb闪存)已经量产,尤其是异步颗粒已经能申请采购了,而同步颗粒也进入QS阶段,本月底可以申请采购。16GB的128M20A才刚刚开始进入QS阶段,不过也会很快可以采购了。


    英特尔闪存在各制程下Die的比较(4GB-8GB-8GB-16GB)

      NAND闪存向20nm过渡,最直接的好处是可实现Die(逻辑单元,也称LUN)尺寸以及成本的逐渐减小,如上图对比那样,34nm制程下甚至生产不出8GB的Die(需要两个Die),如果基于IMFT的25nm工艺,Die大小为167平方毫米,而如果改用IMFT的20nm工艺可进一步减少到118平方毫米,面积缩减了30%,芯片产量则可以提高40%,成本大大降低。

      在成本降低的同时,负面的影响也很明显,对于NAND Flash,越先进制程技术生产的晶片,因为其物理特性,在相同的空间要针对更多单元做充放电的动作,完成数据读写的延时就会越久,换个方式讲,就是性能会出现下降。具体的数据如L74(64M25)其tProg=1200μs / tR=75μs,L84A(64M20A)的tR=100μs,L84B(64M20B)的延时继续增加,其tProg=1500μs / tR=150μs。

      同时,新制程下在数据处理时的错误率也比较高,需要提供更好的错误校正能力。从目前的资料看,20nm制程的L84颗粒Page会有8KB(L84A)和16KB(L84B/L84C)两种,L85则都是16KB Page,由于密度的上升,每KB需要ECC数据也在增加,比如说25nm时,每1KB需要24b的ECC,当制程进步到20nm后,每1KB需要40b的ECC。

      或许在新的工艺下,SandForce主控的RAISE冗余技术就更能发挥作用。

      然而下面这个问题更能被消费者关注,那就是寿命。我们记得当制程从34nm进化到25nm时,闪存的P/E(program/erase)从5000次下降到了3000次,这是一个相当沮丧的消息,当再次演变到20nm时,其可擦写次数还会再降低吗?

      答案是肯定的,早期的20nm闪存颗粒(F1)其P/E甚至不足1000次,目前量产的F3颗粒也只有1500次的P/E,随着工艺的改进,闪存的耐用性也会增加,英特尔称,20nm的NAND Flash可擦写次数能达到3000次P/E,到了使用ONFI 3.0标准时,甚至可以达到5000次。

    SuperSSpeed 20nm MLC 120GB SSD

      英特尔要等到Q3才发布新制程闪存的SSD,并不代表其它品牌的SSD也要等到这个时间。实际上F3颗粒已经量产了,比如说SuperSSpeed(超级速)已经有了F3闪存的SSD样品,并送测给我们。


    超级速20nm闪存的120GB SSD样品


    PCB正反面各8颗闪存共16颗


    SF2281主控


    英特尔20nm 8GB闪存

      我们重点看看20nm的闪存,其编号为“29F64G08ACMF3”,这里一颗ES颗粒,从这里可以判断出它的容量为64Gb(即8GB),总线位宽为x8,A表示只有一个Die(如果C的话就是2个),M表示MLC,关键的是倒数第二个字母F,表示20nm,目前主流的SSD,如果是用英特尔闪存的话基本上都是25nm,这个字母会是E。最后一个数字表示第几代,F3就是第三代的20nm闪存,已经相当成熟。

    性能测试

      性能测试部分继续延用横评时的平台,测试项目同样,样品固件为5.01。


    AS SSD数据,性能很一般


    CDM默认测试包成绩


    CDM全0数据成绩,SF主控的压缩功能强大


    PCMark 7的成绩


    FastCopy的成绩

      另外,在PhotoShop中存取时间分别为86s和71s。

      单独看这些数据比较孤立,没有参照,把它植入到我们的横评数据中,再看看它的性能位置:


    超能指数(具体计算方法参见这里

      目前来说,20nm制程闪存的SSD性能非常一般,比同类平均水平大概要低20-30%,主要表现在4K随机读取性能和连续写入性能这两方面。

      据称,20nm的同步闪存价格会向25nm的异步闪存看齐,也就是价格基本上与OCZ Agility 3相当,好在性能上比Agility 3要强,总的来说性价比也会更好些。

    功耗测试

      SSD功耗测试方法参见这里


    空闲时的功耗


    4K随机读取时的功耗


    连续写入时的功耗

      按照我们的惯性思维,更先进的制程会带来更低的功耗,不过在各项功耗测试中,20nm制程闪存的SSD的功耗都处于居中水平,基本在平均线附近。

    小结

      20nm的NAND Flash来的有点快,它会带来更低价的SSD,按照产量比25nm制程提升40%来看,如果良品率得到保证,整个SSD的成本至少会比现在要下降15%,终端市场的价格自然也会一齐下跌,SSD成为PC和NB标配似乎指日可待。

      新制程闪存性能下降是肯定的,关键是幅度问题,今天的SSD评测得出的性能显然很悲惨,但是随着固件与闪存的进一步改进,性能降低控制在10%左右还是能接受的。至于寿命,在更先进的算法和其它技术的帮助下,似乎也不是普通用户所需要担忧的。

      新制程闪存的SSD一定会来,明年这个时候应该满山遍野都是20nm闪存(包括三星和东芝新制程的闪存)的SSD在市场上流通,这个步伐不会被改变,那么……你想获得更好性能更好耐用性的SSD,现在就出手吧~~~

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    • 游客  2012-06-04 17:54

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    • 游客  2012-06-04 13:20

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    • 我匿名了  2012-06-02 13:45

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    • 游客  2012-06-02 12:30

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    • 我匿名了  2012-06-01 23:10

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    • 游客  2012-06-01 22:16

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    • 游客  2012-06-01 19:04

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    • 我匿名了  2012-06-01 18:50

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    • 游客  2012-06-01 17:54

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    • 我匿名了  2012-06-01 17:23

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    • 游客  2012-05-30 01:50

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