0a948c92cc4196c05e5f8ace100ca648 就在不久前的2012年底,固態硬碟發展已經相當穩定、成熟,我們介紹了當時市場主流容量120/128GB產品,是當時玩家與一般使用者的入門門檻。不過同年底,受到快閃記憶體供需平衡因素影響,導致價格頓時水漲船高,直到2013年中才逐漸回歸到原本價位。這不到1年之間的價格變化,也許還在多數人荷包負擔範圍內,但著實也對市場主流容量推升之路,產生些許時程延後之類干擾。好在這已經成為過去式,2014年製造成本有望再往下探,如果沒有新的意外發生,市場主流容量將躍升至240/256GB容量級距。

每GB價格甜蜜點浮現

此話何以見得呢?無須端出市場調查研究機構的報告來解析,畢竟每個國家市場實際生態不一,從通路市場價格來看反而更準。近期120/128GB容量級距產品價格區間為2,290~3,999元,換言之每GB至少17.8元起跳,而240/256GB價格區間在3,888~7,200元左右,換算下來是從稍低一些的15.1元起跳。

可看出240/256GB產品單價固然較高,但是從每GB儲存成本切入來看,無論是入門門檻或最高單價產品,換下算來每GB反而還比120/128GB便宜2~3元不等。另外是兩端價格帶開始重疊,最高價位120/128GB產品達3,999元,這比價格降很大的240/256GB容量級距產品,特價時大約3,700元有找還來得貴。

大容量的價值因人而異

從價格走勢來簡單分析,可端倪出世代即將交替的跡象,也只有快閃記憶體成本這項變數,才能左右交接時程。然而我們真的需要這2倍儲存空間產品嗎?編輯部討論這題目時曾出現過這類疑問,像是以120/128GB固態硬碟當系統開機碟,另外再搭配不等數量硬碟,何嘗不是最佳解決方案!

這對於桌機環境應用而言確實成立,亦是編輯部依舊推薦的黃金組合,片面來看240/256GB價格受益者無非是筆電族。由於買大容量機種可能剩餘大把空間,因此有儲存裝置安裝數量限制的筆電,是傳統思維上最適合追高的族群。然而每個人真實容量需求,或說硬體配置規劃想法不盡相同,因此大容量產品的真實價值是因人而異。

桌機狂熱族亦適合追高

除了因個人喜好、工作等需求,進而產生的大容量需求,吞噬容量最佳典型範例莫過於遊戲。以筆者不久前也在玩的Battlefield 4為例,安裝容量要求為30GB左右,這年頭不乏這類怪獸級遊戲軟體。許多玩家同時間會安裝多套遊戲,動輒就會吃掉上百GB儲存空間,無疑也是240/256GB容量級距產品的受惠者之一。

礙於個人喜好與需求難以公式化,前面簡單又籠統提及的應用範例,重點說穿了就是:「真實需求將決定大容量固態硬碟的價值」。我們不會斬釘直鐵地說,何等容量絕對夠你使用,請自行視荷包深度來決定合適選擇。然而即便話這樣說,還是能列舉出幾個追高的好處,只不過其影響性見仁見智。

顆粒規格數大便是美

首先,基於控制器架構設計特性使然,各容量級距產品的性能會不盡相同,這點相信大家都有一定概念。當前市場占大宗的控制器來自SandForce與Marvell,左右效能關鍵除了控制器本身架構設計,也和顆粒搭配組合息息相關,其次則是韌體調校等變數。

這2家當前主力產品同為8通道設計,效能黃金組合是每個通道配置2顆快閃記憶體顆粒,而且顆粒又為2~4CE規格。CE(Chip Enable)是指顆粒封裝型式,其數字意味是由幾個裸晶圓(Die)堆疊(Stack)封裝而成,如256Gb、2CE就是指由2顆128Gb裸晶圓,堆疊封裝成單一256Gb(32GB)容量顆粒。

堆疊數量對寫入有益處

單一裸晶圓封裝顆粒,只有1組聯外資料存取控制I/O,而常見的2~4CE封裝產品,I/O數量則是一律為2組。即便控制器設計為8通道,藉由各通道配置數量和顆粒規格搭配組合,得以構成一個龐大的資料存取矩陣,如此便有如相當於32不等通道數量的效果。

I/O數量代表著得以同時間寫入的資料量,其顯著影響層面是在寫入速度部分(還有其他變數影響,這邊姑且不細究),相較下讀取速度變數反而簡單的多,主要由通道數量與快閃記憶體類型決定。這些硬體層面變數,固態硬碟廠商得以依採購成本、產品設定導向等考量,來決定使用顆粒產品,並且藉由韌體調校最佳化效能。

顆粒數量與堆疊規格延伸探討

Crucial M500是個很好的顆粒配置範例,得到480GB容量才能展現最佳速度,而其他品牌大多在240/256GB即出現。其中480GB標示性能和960GB一致,關鍵即在於堆疊封裝聯外I/O介面僅2組,導致960GB所採用4CE顆粒占不到什麼便宜。

960GB標示128K循序寫入速度400MB/s:16顆64GB、4CE顆粒

480GB標示128K循序寫入速度400MB/s:16顆32GB、2CE顆粒

240GB標示128K循序寫入速度250MB/s:16顆16GB、1CE顆粒

120GB標示128K循序寫入速度130MB/s:8顆8GB、1CE顆粒

也許你會想,廠商只要統一顆粒配置數量以及CE規格,不就能縮短各容量產品之間的寫入速度落差?理論上確實如此,但現實是隨著半導體製程進步,單一裸晶圓容量會逐步提升、成本下降,意味小容量產品難免會面臨淘汰停產。

除了小容量裸晶圓供應問題外,堆疊封裝技術內部線路布局複雜度,也會隨著裸晶圓數量增加而提高。這同樣有製造成本因為考量,過度依賴堆疊封裝只會適得其反,故常見產品以2~4CE居多。因此固態硬碟廠商設計產品時,大多會就開案年度可採購產品條件,來找出成本與性能平衡的組合。

圖例為單一裸經封裝(TSOP、BGA腳位),以及4顆裸晶圓堆疊封裝產品(BGA腳位)的架構示意圖,可看出4顆堆疊顆粒的實際對外I/O只有2組。

成本是顆粒配置關鍵考量

顆粒的選用未必是什麼大學問,相當程度上可視為搭配組合容量,以及採購成本考量的槓桿遊戲。畢竟單一大容量裸晶圓,受到半導體製程、良率等影響較深,成本可不像容量那樣2倍數跳躍式增加而已。因此藉由堆疊封裝,將多顆較低成本裸晶圓封裝合為一體,是為當前普遍採用的解決方案。

特別是採用IMFT陣營ONFi顆粒的產品,不分容量常見配置16顆顆粒,其顆粒規格多為2~4CE不等。現在也有不少廠商偏好採用Toshiba的Toggle Mode類型顆粒,常見只配置和控制器通道數量對稱的8顆顆粒,靠著顆粒介面傳輸速率(理論規格較ONFi類型顆粒高)與堆疊封裝數量來平衡效能表現。

掉速是時下熱門話題

基於以上因素,不難發現各家不同容量產品,所標示讀取速度通常一致,但寫入速度會隨著容量提升而拉高。這是今年市場主流容量,將從120/256GB轉提升至240/256GB,一個潛在的附加效益。另外值得留意的是效能衰退問題,固態硬碟可用容量塞得太滿,對控制器效能平穩性是項考驗,必要時也是得追高。

快閃記憶體資料存取特性不同於硬碟,其資料寫入最小單位是Page,但資料刪除單位為Black,而Black是由不等數量Page組成。Page與Black實際容量視顆粒而定,這特性為逐一寫入、整批抹除,而且無法針對特定Page複寫資料,非得整個Black抹除後才能再次寫入資料。

這樣的寫入動作限制,會徒增快閃記憶體寫入次數損耗,故而架構中設計出FTL層(Flash Translation Layer,檔案系統和實體資料層之間的對應表)、Trim、Garbage Collection(垃圾回收),以及Wear Leveling(損耗平衡)等機制。但無論如何,固態硬碟必須有額外作業空間,才能讓這些對應解決之道發揮最大效益。

控制器性能用久見真章

但是固態硬碟容量為固定值,怎可能變出額外可用空間呢?實際做法是保留並且隱藏部分容量,提供給前述相對應機制使用,通稱為OP(Over-Provisioning,預留空間)。然而隨著固態硬碟使用時間拉長,當資料寫入與刪除次數增加、實際可用容量將屆飽和,空白Page剩餘數量仍然會影響到諸多作業的執行效率。

當前最多人反應出現這類狀況的產品,大多是採用LSI SandForce控制器,其他控制器產品災情普遍較為輕微。其架構縱然OP預設容量較多,卻不像其他陣營控制器配置動態隨機存取記憶體,前述各項機制一旦需要搬移、暫存資料,都是在快閃記憶體上進行。因此在所謂髒碟的惡劣條件下,執行效率低落的代價,就是拖寫入速度下水。

Secure Erase好用工具Parted Magic

開機進入桌面後,選擇執行桌面上「Erase Disk」,程式啟動接著選擇最下面的「Internal Seucre Erase command writes zeros to entire data area」。

後續操作動作為選擇要抹除的裝置,並且確認系統警告訊息,然後在這ATA Secure Erase對話框,維持預設「NULL」參數按OK開始執行。

經過再次確認資料抹除警告訊息對話框之後,實際執行動作相當快速,筆者試驗了幾款產品都不超過20秒,之後即可回復至出廠初始狀態。

在Parted Magic查看經過抹除的結果,顯示為沒有任何分割區,進Windows磁碟管理確認顯示為沒有經過初始化,代表抹除作業相當順利完成。

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