Intel 710企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)拆解
出處:電子技術(shù)設(shè)計(jì)網(wǎng) 發(fā)布于:2013-09-12 10:33:31
據(jù)Intel介紹,HET包含有Intel自己開(kāi)發(fā)的固件、Intel控制器和高循環(huán)次數(shù)NAND.這種技術(shù)結(jié)合了NAND硅增強(qiáng)性能和獨(dú)特的固態(tài)硬盤(pán)NAND管理技術(shù),可擴(kuò)展基于MLC的固態(tài)硬盤(pán)的寫(xiě)入耐用性,實(shí)現(xiàn)的耐用性和操作性能。
固態(tài)硬盤(pán)(Solid State Drives),簡(jiǎn)稱固盤(pán),是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán),其芯片的工作溫度范圍很寬,商規(guī)產(chǎn)品(0~70℃)工規(guī)產(chǎn)品(-40~85℃)。雖然成本較高,但也正在逐漸普及到DIY 市場(chǎng)。由于固態(tài)硬盤(pán)技術(shù)與傳統(tǒng)硬盤(pán)技術(shù)不同,所以產(chǎn)生了不少新興的存儲(chǔ)器廠商。廠商只需購(gòu)買(mǎi)NAND存儲(chǔ)器,再配合適當(dāng)?shù)目刂菩酒?,就可以制造固態(tài)硬盤(pán)了。固態(tài)硬盤(pán)的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)的完全相同,在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤(pán)一致。
我們對(duì)Intel的200GB 710企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)(SSD)的主要興趣是,產(chǎn)品設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要放在耐用性、可靠性和功效上。而將多層單元(MLC)NAND閃存用作主存儲(chǔ)部件也值得關(guān)注。Intel將固態(tài)硬盤(pán)中的這種MLC NAND實(shí)現(xiàn)稱為高耐用性技術(shù)(HET)。Intel HET固件增強(qiáng)方面除了一般的工業(yè)糾錯(cuò)碼(ECC)標(biāo)準(zhǔn)外,還包括優(yōu)化的錯(cuò)誤避免技術(shù)、寫(xiě)入放大率抑制算法以及系統(tǒng)級(jí)錯(cuò)誤管理功能。

單層單元(SLC)閃存通常是企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)的更理想選擇,因?yàn)閺囊粋€(gè)單元讀取一個(gè)比特的誤差率非常低,而且耐用性也很高。而多層單元(MLC)閃存存在更高的誤碼率,因此讓人感覺(jué)耐用性也低很多。然而,業(yè)界一直致力于研究在企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)中使用MLC閃存,因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁└蟮拇鎯?chǔ)容量,降低生產(chǎn)成本。
通過(guò)HET實(shí)現(xiàn),Intel想到了一種實(shí)現(xiàn)更具可靠性的MLC閃存的方法,它基于這樣一個(gè)事實(shí):一個(gè)批次中并不是所有MLC閃存芯片都具有相同的特性。一些芯片可能具有更高的讀性能和更好的數(shù)據(jù)保持質(zhì)量,對(duì)這些特性的理解成為了Intel在710固態(tài)硬盤(pán)中將MLC NAND閃存用作HET的主要原因。
1.20個(gè)MT29F16B08CCME1 NAND MLC集成電路,以鏡像方式安裝在電路板的正反面,實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)容量高達(dá)200GB的Intel 710固態(tài)硬盤(pán)。
每個(gè)NAND閃存器件封裝包含兩個(gè)堆疊的64Gb、25nm L74A NAND閃存裸片,因此每個(gè)封裝容量為128Gb.總的閃存容量實(shí)際上是320GB,因此具有很高程度的預(yù)留空間。



2.系統(tǒng)存儲(chǔ)控制器使用了一個(gè)512Mb的海力士H55S5162EFR移動(dòng)SDRAM.Intel使用移動(dòng)SDRAM的決定是很有意義的,因?yàn)樗芴峁┮蟮男阅艿燃?jí),同時(shí)又能限度地降低功耗。這里降低功耗很重要,因?yàn)樵谟脖P(pán)工作時(shí)DRAM具有很大的處理工作量,特別是在企業(yè)級(jí)應(yīng)用中。

3.并聯(lián)使用了6個(gè)470μF的電容,可以存儲(chǔ)要求的緊急電量,并在發(fā)生電源故障時(shí)讓硬盤(pán)有足夠長(zhǎng)的時(shí)間退出正在進(jìn)行的操作???cè)萘拷咏?.8mF.這種方法不僅能在短時(shí)間內(nèi)給硬盤(pán)提供足夠的電能,而且不會(huì)占用很大的電路板空間。

4.這種固態(tài)硬盤(pán)使用了Intel的PC29AS21BA0控制器。其它Intel固態(tài)硬盤(pán)也使用這種控制器,但很可能固件得到了更新,使得它特別適合710硬盤(pán)的使用情況。

ONFI的使用
我們把一個(gè)Intel 29F16B08CCME1 25nm MLC NAND閃存器件連接到了我們的閃存測(cè)試儀。測(cè)試表明,這種器件兼容開(kāi)放NAND閃存接口(ONFI)規(guī)范。器件返回的詳細(xì)ONFI參數(shù)字節(jié)(詳細(xì)的器件參數(shù)和支持功能列表)表明,它支持ONFI版本2.2,并且支持控制器使用的各種異步操作。
ONFI規(guī)范描述了單獨(dú)的I/O電源VCCQ選項(xiàng),電壓低至1.8V,在Intel 710固態(tài)硬盤(pán)中這個(gè)電源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。因此,I/O總線工作時(shí)的功耗要顯著小于VCCQ電源為3.3V VCC時(shí)的功耗。
在固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)操作時(shí)監(jiān)視NAND閃存器件的引腳可以觀察控制器與閃存的交互操作??刂破骶哂懈叨鹊牟⑿羞\(yùn)行機(jī)制,其多平面操作可直達(dá)每個(gè)裸片,并對(duì)所有閃存器件保持一個(gè)有組織的和平均分布的數(shù)據(jù)寫(xiě)入。
Intel 710固態(tài)硬盤(pán)中采用的辨別和使用高質(zhì)量MLC NAND閃存的創(chuàng)新方法,加上斷電時(shí)的可靠性、非常大容量的預(yù)留空間以及降低的功耗,使得Intel 710成為一種獨(dú)特且創(chuàng)新的企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán),可進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)存儲(chǔ)器之間的區(qū)別。
終上所述,此款Intel 710企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)(SSD)產(chǎn)品設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要放在耐用性、可靠性和功效上。而將多層單元(MLC)NAND閃存用作主存儲(chǔ)部件。Intel將固態(tài)硬盤(pán)中的這種MLC NAND實(shí)現(xiàn)稱為高耐用性技術(shù)(HET)。并且Intel HET固件增強(qiáng)方面除了一般的工業(yè)糾錯(cuò)碼(ECC)標(biāo)準(zhǔn)外,還包括優(yōu)化的錯(cuò)誤避免技術(shù)、寫(xiě)入放大率抑制算法以及系統(tǒng)級(jí)錯(cuò)誤管理功能。 因此被廣泛應(yīng)用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空、導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。
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