9e78c77172bfe8b9ff9b85c6b9cd1c45 Intel 於 Computex 2015 展覽期間,罕見地為固態硬碟產品舉辦一場專屬活動,正如其簡報第一頁所寫道「THE FUTURE IS HERE」,用意是為了宣告固態硬碟未來發展趨勢。這場活動由 Intel 非揮發性記憶體解決方案事業群總經理 Rob Crooke 主講,大致內容是什麼不難從其單位名稱猜出來,那就是 NVMe 應用趨勢。

3D 製程世代密度倍增,儲存容量將飛速成長

活動一開始從摩爾定律輕鬆談起,1969 年誕生了 Static Ram,45 餘載之後的 2015 年,半導體製程開始進入 3D 電晶體世代。Intel 於 1992 年,推出首款商業化固態硬碟產品,當時容量不過區區 12MB。時至今日,3D 電晶體製程技術開始投入應用,Intel 預估即便是 M.2 這類無法配置太多快閃記憶體顆粒的產品,容量也將在 2017 年達到 1.2TB。

快閃記憶體在傳統 2D 製程世代,單一裸晶圓容量只發展至 128Gb(16MB),業界普遍採用的堆疊封裝技術,只能堆疊 4~8 個裸晶圓居多。進入 3D 製程世代後,不只單一裸晶圓最大容量倍增至 256Gb(32MB),理論堆疊數量更能達到 32 層之多,將能使製造成本更具優勢。這是 Intel 所認定,未來幾年內容量能夠大幅增加的依據,而且固態硬碟性能也會連帶提升。


▲ Intel 消費性產品線,PCIe 化結合 NVMe 領頭羊產品 SSD 750 系列。

固態硬碟未來發展趨勢,PCIe 化再加上 NVMe

容量增加、成本降低、售價更為親民,這是許多玩家所期待的事情,然而固態硬碟性能也要隨之數倍增加,那該如何做到呢?這倒是還用不到外星科技,其實答案在過去兩三年已經陸續浮上檯面,不外乎是訊號傳輸層 PCIe 化再加上 NVMe(Non-Volatile Memory express,非揮發性記憶體),便能輕鬆超越老朽的 SATA 6Gb/s。

固態硬碟 PCIe 化的優點,乃至於 NVMe 前世今生,我們過去已經做過多次報導,這邊就不再贅述。簡而言之,固態硬碟 PCIe 化結合 NVMe,關鍵優勢在於能夠降低訊號傳遞延遲(Lantency),包含裝置本身、固態硬碟控制器、系統軟體等層面。據稱,現行 SAS、SATA 介面固態硬碟,延遲時間約為 20μs 或以上,PCIe、NVMe 組合將能夠縮減至 10μs 以內,可使資料吞吐量連帶提升。

針對消費性市場,Intel 已經於 4 月初推出 SSD 750 系列,其創舉是訊號層介面配置為 PCIe 3.0 x4,理論可用頻寬大勝 PCIe 2.0 x4 之類競爭對手產品。其次是以 NVMe 取代 AHCI(Advanced Host Controller Interface,進階主機控制器介面),藉以縮減作業系統層與控制器之間的延遲,因而能帶來超越 2400MB/s 這高速性能。


▲ Intel 所展示 U.2 解決方案:U.2 固態硬碟、U.2 線材、U.2 轉 M.2 轉接板。

在這場活動上,Intel 揭露 PCIe 化產品未來的布局,介面卡(All In Card)與 U.2 類型裝置,將以 PCIe 3.0 x4 配置為主力。前者適合工作站、高性能電腦應用,可提供最大化容量,後者以桌上型電腦、All In One 為主,提供主流大容量。至於 M.2 是採用 PCIe 3.0 x4/x2 配置,用於筆電、變形筆電等行動裝置,以低功耗與小尺寸為導向。

換新名詞包裝上路,U.2 將進入高階電腦市場


▲ MSI 所展出 U.2 應用範例平台。

前面提到的 U.2,你可能會納悶這是什麼新介面,IT 工作者、熱血玩家對它一點也不會陌生,其實說穿了就是 Mini SAS、SFF-8639 等介面的新包裝名詞。Intel 讓它冠上 U.2 稱呼,背後用意是要將它推廣進個人電腦市場,Asus、ASRock、GIGABYTE、MSI 等幾大主機板廠,採用 X99 晶片組的旗艦平台產品皆會跟進。

如果你還記得我們先前介紹 Asus Sabertooth X99 時,曾提及有個叫做 Hyper Kit 的轉接板,就不難理解 Intel 葫蘆裡賣什麼藥。Intel 現有個人平台晶片組並未支援 SFF-8639 等規格,可想而知未來也不大可能會加入,理想的變通方式是從 M.2 與 SFF-8639,兩者同樣支援 PCIe 訊號層這點著手。

Intel 設計了 SFF-8639 轉 SFF-8643(Mini SAS)轉接板,該轉接板透過 M.2 介面與主機板連結,如此便簡單地解決掉連接器規格差異問題。官方將之稱為 U.2 轉 M.2 轉接板,必要的相對應 U.2 線材,可想而知實為 SFF-8639 轉 SFF-8643 之用。當然了,主機板韌體層也得經過修改,才能完整支援如此轉接應用,以便於將儲存裝置設為系統開機碟。


▲ 圖例裝配方式,是由於 M.2 插槽會被顯示卡等零組件擋住,搭配 M.2 轉 PCIe 轉接板,只是為了讓大家看清楚 U.2 連結方式。

不只 Haswell-E 獨享,Skylake-S 亦有機會

如前述,四大主機板廠除了特定已經推出,未來將推出的 X99 主機板,也會陸續加入 U.2 支援行列。至於夏天將推出的 Skylake-S 平台,其 100 系列晶片組除了改為內建 PCIe 3.0,通道數量依款式的不同也有所增加,據悉至多為 20 條。換言之,如 Z170、H170 要投入 U.2 支援,基於內建的 PCIe 3.0 通道還算充裕因素,不見得會難倒廠商。

現階段支援 NVMe 的消費性固態硬碟寥寥無幾,在台灣能買到的公司貨僅 Intel 自家 SSD 750 系列,Intel 如此規畫出固態硬碟未來發展走向,豈不是看的到吃不到?話不是這樣說,規範總得先上路讓廠商依循製造商品,才有得談普及的可能性。Intel 預估,SATA 與 PCIe 占有率將在 2017~2018 年越過黃金交叉點,八股的說相當值得拭目以待!

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