SSD主控及FLASH介绍_Larry

SSD知识培训Larry.Li2011.11.07SSD架构-主控SSD架构主要包含主控制器（简称主控)和NANDFlash。主控芯片在SSD中的地位相当于电脑中的CPU，第一个作用是负责整个数据传输的管理，连接闪存芯片和外部接口。第二个作用是合理调配数据在个各个闪存芯片中的负荷。目前主流的SSD主控有Marvell,SandForce,Intel,Indilinx,Samsung及Jmicron.SSD主控-JmicronJMicron是一家台湾IC设计公司，成立于2001年，侧重于高速串行连接技术的IC开发工作，移动硬盘盒主控芯片得到广泛的应用。其开发的SATA,PCIe,USB等相关芯片广泛应用在电脑主板和笔记本电脑中。JMicron在业内最早推出8通道SSD主控，并在业内得到广泛采用，但是随着竞争的加剧，其公司产品在激烈竞争中逐渐没落，目前主要应用在中低端产品中。BIWIN重点采用JMF605主控，应用在2.5”SATA，1.8”SATA，HalfSlim,mSATA等产品上。属于较低端产品SSD主控-JmicronJMF601:是JMF公司推出的第一颗SSD主控，支持4通道，支持旧制程FLASH，目前已升级为JMF605。JMF602:早期SSD最常用的主控，也是第一颗8通道的SSD主控，相对于4通道主控，顺序读写速度有很大提高，但是随机4K写入能力很差，虽然换成SLC颗粒后有改善，但是整体性能很难满足要求，在电影播放时候经常会出现不流畅的现象。JMF602B:由于前期的602实在评论不佳，厂商做出了修正，先对于旧版就一定的改进，带来的提升是寻道和传输，但是根本性问题（随机小文件写入能力)没有得到根本。SSD主控-JmicronJMF602B(JMF602B+JMB390RAID0):也就是2颗JMF602B阵列，带来的效果和使用2块SSD的性能差不多，但小文件问题依然较差。JMicronJM612：用了TFBGA封装,采用ARM9核心，并支持高达256MB的DDR/DDRII内存作为外部缓冲使用。新芯片的主要目的是矫正JMF602固态硬盘控制器的随机读写性能问题，但相较于同等级别的主控依然没有优势，业内采用的也不多。SSD主控-JMF605支持SATAII最新协议：SATA2.6;支持SLC/MLC,支持4x/3x/2xnmFlash;支持动态和静态Wear-leveling;支持16bit或24bitECC/1024Byte;支持1/2/3/4Channel;目前最多支持8pcsFlash;不支持ONFI/ToggleMode;SSD主控-JmicronSSD主控-IndilinxIndilinx是一家韩国公司，专门研发SSD主控芯片，是第一家推出主控+外置DRAM架构的公司。在读写速度上在当时非常有优势，其推出的主控应用在OCZ，威刚，金士顿等品牌产品上，但是后期由于Sandforce产品的出现而失去竞争优势，最终被OCZ公司收购。目前市面上已经很少看到Indilinx的主控产品。SSD主控-SandforceSandforce公司在2009年推出SF-1000系列主控开始，在SSD领域迅速成长，目前已成为行业内知名度最好的SSD主控厂商。Sandforce主控的最大特点是其DruaWrite技术。该技术采用实时压缩的算法，通过压缩技术减小了操作系统传输给SSD的数据大小。另一个特点是重复数据的处理，当存入相同数据时，仅写入特殊部分，相同的数据只给出逻辑地址，并不真正写入，进一步提高了速度。SSD主控-SandForceSSD主控-SMIBIWINSSD规划-SandForce型号主控支持FLASH数量MB/s最大容量2.5SATA6GbSF228116500/500512GB2.5SATA3GbSF218116250/250512GB2.5SATA3GbSF122216250/250512GB1.8SATA3GbSF21418250/25064GBmSATA3GbSF21414250/25064GBHalfSlim3GbSF21414250/25064GBBIWINSSD规划-Jmicron型号主控支持FLASH数量MB/s最大容量2.5SATA3GbJM60516150/100256GB1.8SATA3GbJM6058150/100128GBmSATA3GbJM6054150/10064GBmSATAMINI3GbJM6051(CNAND)150/10032GBHalfSlim3GbJM6052150/10064GBBIWINSSD规划-SMI型号主控支持FLASH数量MB/s最大容量2.5PATASM223616100/80256GB1.8PATASM22368100/80128GB1.8ZIFSM22368100/80128GBPATADOMSM2231/SM22362(orcNAND)60/3064GBSATADOMSM22422(orcNAND)60/3064GBSSD主控通常都有通道数的参数，通常来讲，通道数越多，数据读写的速度越快。SSD由于NAND的问题，随机写入速度往往不如顺序写入速度那么突出，有时候甚至表现的非常慢，一般来说，随机写入速度慢一方面跟SSD主控需要不断地进行握手，另一方面，也跟小文件是不能充分发挥多通道优势导致。以4通道主控为例，当有一个8Kbyte的文件要写入到FLASH时，事实上只有一个通道在工作，传输速度不能充分发挥出来。FLASH内部架构FLASH内部架构每个die有两个Plane,每个Plane有2048Block,每个Block有256Page，每个Page=8KByteSSD4通道架构主控NANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDNANDCH1CH2CH3CH4SSD数据传输模式主控NANDNANDNANDNAND主控NANDNANDNANDNANDCH1CH2CH3CH432KB8KBCH18KB8KB8KB8KB8KB1die1CEFLASH1die1CEFLASHSSD数据传输模式主控Die032KBCH116KBDie1Die0Die1Die0Die1Die0Die1CH216KB主控Die032KBCH132KBDie1Die2Die3NANDNANDNAND4die4CEFLASH2die2CEFLASHSSD架构-FLASH除主控以外，SSD的另一个重要部件是NANDFlash。目前SSD能够支持的FLASH有SLC和MLC。SLC性能优异但价格昂贵，主要应用在工业设备上以保证设备的品质。消费级SSD绝大多数采用MLCFlash，随着Flash制程的缩减，Flash品质也在不断下降，就给SSD主控提出了更好的要求。Flash为了提高速度，提出了DDR（doubledatarate)的概念，根据不同的操作模式分为两个阵营，Toshiba/Samsung称为Togglemode,Intel和Micron称为ONFI.1die，1CE/RB的配置，如果一个通道只有一个1die的FLASH，那速度最慢。2die，2CE/RB的配置，如果一个通道用2die，2CE/RB的FLASH，那速度会高于1die，1CE/RB的FLASH。4die，2CE/RB的配置，如果一个通道用2die，2CE/RB的FLASH，那速度会高于1die，1CE/RB的FLASH。4die，4CE/RB的配置，如果一个通道用4die，4CE/RB的FLASH，那速度会高于4die，2CE/RB的FLASH。8die，4CE/RB的配置，此种配置目前为最高速配置ONFIONFI:OpenNANDFlashInterface.是Intel主导发起的开放式NAND闪存接口.ONFI组织在2007年1月发布了1.0版标准，2008年发布2.0标准.2011年公布ONFI3.0标准，接口速度达到400MB/s