33464b7ffbbf432dcb977cb157db88a5 SMI 為台灣的固態硬碟控制器三大廠之一,隨著固態硬碟產業結構轉變,最近幾年有越來越多世界級固態硬碟廠商,採用 SMI 所推出的控制器解決方案。因應 Micron 等晶圓廠即將大舉推動 3D 快閃記憶體,SMI 於展覽期間發表新一代控制器 SM2258,藉以提供更為完整的支援。

SM2258 是款消費性等級 SATA 6Gb/s 介面控制器,儘管 PCIe NVMe 話題看似熱門,然而 SATA 6Gb/s 仍為市場當前主流,因而有推陳出新的價值。其架構設計可說是植基於 SM2256、SM2246EN 等既有產品,核心關鍵技術包含 NANDXtend 與  LDPC(Low Density Parity Check)錯誤修正碼,資料傳輸通道仍為 4 個,新增支援 3D TLC 類型快閃記憶體。

針對 3D TLC 類型快閃記憶體架構特性最佳化設計,SMI 如同推出 SM2256 時所標榜,指出自家設計方案能使顆粒的寫入、抺除次數提升 3 倍。除了增進可靠度、耐用度之外,還採用 Direct-to-TLC 和 SLC 模擬快取演算法,得以提供最佳的性能表現。集合這些特性於一體的 SM2258,消耗功率控制也有所精進,比 SM2256 還要更適合行動平台。

SMI SM2258 SM2260
▲ SMI 最新 SATA 6Gb/s、PCIe NVMe 固態硬碟控制器展示區。

SMI 方面認為,MLC、TLC 再加上 3D 製程架構,諸多類型快閃記憶體都有不同特性。就內部耐久度之類模擬測試經驗而言,他們認為控制器的功能設計相當重要,快閃記憶體類型倒是其次。因為即便是 SLC 也會有損耗/壞問題,如果控制器沒有良好的錯誤修正能力,所儲存資料仍然具有相當風險性,因此是沒有可靠度、耐用度可言。

反之,SMI 三層結構設計的 NANDXtend 技術,正是為了讓每一筆所儲存資料,由 3 個層級依序修正錯誤。如此能降低顆粒類型差異影響,即便是理論抹寫次數較少的 TLC 類型顆粒,進入自然損耗/壞階段時,仍然可以提供一定的資料儲存可靠度。至於是否真的能夠提升 3 倍抹寫次數壽命,我們想這是基於某些指標性條件,所推算出來的相似效益參考值。


▲ NANDXtend 技術包含 RAID 架構資料救援/回復、軟體解碼、硬體解碼,3 層錯誤修正機制,能使快閃記憶體理論抹寫次數提升 3 倍。


▲ 快閃記憶體使用久了,損耗甚至損壞都會使可靠度與性能降低,NANDXtend 技術標榜具有良好控制能力。

近兩年 TLC 應用開始崛起,相信大家對於所謂的 SLC 模擬快取,諸如此類名稱與用意相似的加速架構,並不會太過於陌生。就先天結構而言,TLC 類型顆粒的寫入速度是不比 MLC,故各家控制器廠商都紛紛投入此類功能開發。SM2258 是結合先進 Direct-to-TLC 和 SLC 模擬快取演算法,標榜能提供比既有設計更大容量的加速區間。

SM2258 的 SLC 模擬快取演算法,基本設定使用容量上限占比約為 33%(既有設計約為 5% 上下),實際比例由固態硬碟製造商自行決定。SMI 於現場準備了 SM2258 搭 Micon 製 3D TLC 顆粒的樣品機,以 HD Tune Pro 寫入測試來展現性能,我們實際把玩後得到結果如下圖所示,寫入速度曲線猶如常見 2D MLC 顆粒機種般平直。


▲ SM2258 結合 Direct-to-TLC 和 SLC 模擬快取演算法,並且加大設定容量占比。


▲ SM2258 控制器搭配 Micron 製 3D TLC 顆粒性能展示平台。


▲ 承上,寫入曲線和 2D MLC 顆粒搭配組合一樣平直。

產品介紹期間,SMI 也蜻蜓點水提到首款 PCIe NVMe 控制器 SM2260,如開頭圖片最右邊 Micron 製 M.2 模組。SM2260 是基於 PCIe 3.0 x4、NVMe 1.2 規格設計,並且支援 3D MLC/TLC 類型顆粒,SMI 尚未正式發表推出。只不過採用廠商之一的 Micron,於日前品牌策略調整記者會上,搶先展出名為 Ballistix TX 的樣品(並非 SMI 公版),後續動態我們會持續關注之。

Ballistix TX3
▲ Micron 將 Ballistix 自 Crucial 品牌獨立出來,成為專注遊戲、性能導向的新通路品牌,首款固態硬碟 Ballistix TX3 正是採用 SMI 設計方案。


▲ Ballistix TX3 動態展出的性能表現一般,Micron 表示韌體仍在調校階段,SMI 亦指出這還沒有達到理想值,平均水準應可達讀取 2500MB/s、寫入 1200MB/s 左右。

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