Western Digital

市面上的智慧型手機,普遍將快閃記憶體作為內部主要的儲存裝置,然而,使用一段時間之後,我們往往會發現儲存空間不夠用,可能是因為App本身的暫存資料越來越多,或是經常使用拍照、影片錄製之後,累積了大量多媒體數位內容,這也使得手機廠商開始搭配更大的快閃儲存容量。

回顧蘋果近幾年發表的智慧型手機規格,可以印證這股趨勢的變化。例如,今年上市的iPhone 8和iPhone X是64GB、256GB,而去年推出的iPhone 7是32GB、128GB、256GB,至於更早之前上市的iPhone 5s、iPhone 6,則是提供16GB、64GB、128GB。

而對於儲存媒體廠商而言,也看準這股市場需求,積極推出更大容量的嵌入式快閃記憶體裝置(Embedded Flash Device,EFD)。例如,在WDC(Western Digital Corporation)的行動儲存產品線當中,原本就有iNAND 7250和iNAND 7232,可分別提供8GB、16GB、32GB、64GB,以及16GB、32GB、64GB、128GB。到了今年初,他們推出了iNAND 7350,一舉將最大儲存容量,提升到256GB。

在這套產品上,WDC首度採用3D NAND的快閃記憶體技術,並導入第四代的SmartSLC智慧型儲存I/O架構,強化循序寫入速度,可達到250 MB/s,同時,也配備第二代的指令佇列(Command Queue)功能。iNAND 7350隨機讀取效能也相當不錯,根據該公司的內部測試,可達到2.2萬IOPS,號稱可超越當時市面上的e.MMC(embedded MultiMediaCard)產品。

在年底,WDC發表了更高階的嵌入式快閃記憶體——iNAND 8521和iNAND 7550,都是採用該公司今年開始主推的64層3D-NAND技術,搭配的儲存容量選擇均為32GB、64GB、128GB、256GB,但所支援的介面規格有所不同,分別是UFS 2.1與e.MMC 5.1,並且因應中高階與頂級的行動應用。

WDC嵌入與整合解決方案產品行銷總監包繼紅表示,iNAND 8521屬於旗艦型的產品,針對尖端、需要很大的隨機讀寫能力的應用,像是5G、AI、AR、VR;而iNAND 7550則是針對主流市場的成熟應用,一方面是WDC仍舊堅持對於e.MMC產品的投資,這部份可以因應拉丁美洲、印度等新興市場的需求,另一方面則是以此鎖定350美元以下的運算裝置,方便這些外型小、薄、輕的設備搭配使用。

效能提升幅度顯著,寫入速度最高可達到500 MB/s

相較於提供相同儲存容量選擇的iNAND 7232,iNAND 8521和iNAND 7550在寫入效能的部分,提升程度相當顯著。包繼紅強調, iNAND 8521是目前唯一效能可以達到500MB/s的UFS介面產品,而這就是5G應用所要求到的速度,相較之下,市面上其他實體連結介面同為High Speed Gear 3規格的產品,大多只能做到兩百多MB/s。

根據WDC的內部測試,同樣是128GB容量的產品,iNAND 8521的循序寫入效能最高可達到500 MB/s,隨機寫入效能為4.5萬IOPS,相當於前一代產品的2.75倍;iNAND 7500的循序寫入效能最高到260 MB/s,比起前代產品,提升了60%,它的隨機寫入效能為1.5萬IOPS。而早先推出的iNAND 7232效能表現,則分別是160 MB/s與4千IOPS。

此外,對於讀取效能,兩款新品也有所改進。對照iNAND 7232的隨機讀取效能表現,只有8800 IOPS,而新推出的iNAND 8521高達5萬IOPS,是前代產品的2.75倍,而循序讀取效能是800 MB/s,也大幅超越iNAND系列所有產品。WDC表示,這當中的關鍵在於,iNAND 8521搭配的介面是UFS 2.1,該規格的理論最大頻寬高達1200 MB/s,因此I/O存取較不受到拘束;同時,iNAND 8521所用的SmartSLC技術,是WDC最新推出的第5代,當中結合了軟體與硬體的加速機制。

圖中的兩種資料儲存過程,是關於比較有無SmartSLC的差異,下圖的作法是標準作法,只有區隔成控制器與TLC記憶體,而在上圖顯示的SmartSLC的作法當中,控制器的部分使用了SmartSLC引擎,而在記憶體的部分則分為SmartSLC、中介調節儲存與TLC記憶體,而這麼做的好處是能夠一次傳送較大的資料,而不需要一小塊、一小塊地傳送,因此,可獲得更快的I/O速度。

這是最新的SmartSLC架構,在原本已有固定的爆發緩衝區之外,現在則又多了延伸的爆發緩衝區。

WDC也強調,他們在這當中實作了最佳化的控制器架構,垂直整合UFS控制器、3D NAND技術、韌體,並且一手包辦組裝、測試、設計與開發等工作。

而另一款iNAND 7500的隨機讀取效能,則是2萬IOPS,增長幅度也不小,WDC表示,由於能夠善用e.MMC的指令佇列機制,這部份效能還是比前代產品增長35%。不過,它的循序讀取效能為300 MB/s,略高於iNAND 7232,改進幅度有限。

運用長期發展的SmartSLC技術,以及iLDPC ECC錯誤驗證引擎,耐用性也勝過iNAND前代產品

在耐用性的比較上,iNAND 8521和iNAND 7550同樣領先iNAND 7232,兩款產品使用3D NAND技術的同時,也一起搭配iLDPC ECC引擎,但在這項規格上,iNAND 7550反而勝過效能較高的iNAND 8521。

因此,兩款產品雖然提供的儲存容量選擇相同,但就效能與耐用性而論,可說是各有所長。

至於其中用到的iLDPC技術,WDC嵌入與整合解決方案產品行銷經理林哲仲表示,這是基於通用的LDPC(Low-Density Parity-Check Code)演算法而來,經過他們最佳化之後,成為iLDPC,能比現行較常採用的BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)演算法,提供更理想的錯誤修正能力,因此,可以大幅改進WDC快閃記憶體儲存產品的耐用性和可靠度。


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