25nm制程的大容量高可靠SSD

　　固态硬盘的一个大问题就是容量比较小，早在英特尔X25-M G2的时代，笔者猜测了320GB容量的型号的存在，因为160GB容量的X25-M G2仅使用了电路板的一面。然而其一直到X25-M G3——也就是SSD 320上才成为了现实，不仅如此，SSD 320还在发布时就表明其会具有600GB的型号，拉近了与主流温彻特硬盘的容量差距。

　　最新的英特尔SSD 320系列容量的提升依靠的是新的工艺，X25-M G2使用的是34nm（G1是50nm），SSD 320使用的则达到了25nm——目前最先进的NAND制程，更先进的工艺提供了更大的存储容量。

　　老树新花：

　　增强的掉电保护

　　虽然采用了新的大容量NAND芯片，不过影响性能的最大因素——主控芯片仍然和上一代一样，也就是英特尔自家的PC29AS21BA0。

　　SSD 320配置了64MB容量的DRAM，是上一代的两倍，并且在缓存周围布置了6个KEMET基美出品的T520聚合钽贴片电容，规格为6V 470uF，总容量达2820uF，比起X25-M G2仅在电路板末端放置一个很细小的贴片电容来大了很多，这是为何？答案是缓存工作方式的改变。在X25-M G2和更古老的X25-M G1上，DRAM芯片其实只是对存储区域的索引。真正的Cache是在主控芯片的内部，容量很小。现在SSD 320的做法就是改成了业界流行的方式，64MB的DRAM芯片不再是——至少不再全部是保存索引，因此它需要多个储能元件配合工作。这一整套包括掉电自动主机电源隔离、开机防浪涌等功能的电路被英特尔称为Enhanced Power-Loss Data Protection，增强的掉电数据保护。

　　可靠性：更多的冗余

　　SSD 320还通过了一些措施来提升数据的可靠性。

　　通常，SSD都通过一个肉眼可见的方式提供冗余区域：单位制。例如，标称为160GB的SSD格式化后只有149GB，这实际上是二进制单位制和十进制单位制的不同所致，硬盘厂商一直使用的是SI单位制，也就是十进制，1KB = 1000B。在操作系统中使用的则是接近我们教科书的记法，1KB = 1024B。这两个记法的不同导致了各种软盘U盘硬盘容量的“缩减”。为了澄清类似的误会，IEC（International Electrotechnical Commission）在1998年提出了新的二进制词头，在通常的SI十进制词头后面增加了一个字母i，i表示的是binary，例如，1KiB=1024B，依次类推，这套记法被称为IEC 60027-2单位制，后来演变成ISO/IEC IEC 80000-13：2008。按照新的单位制，实际上160GiB芯片容量的SSD提供给用户的容量是149GiB，也就有6.8%的空间被用做了冗余，对SSD来说，它明显提升了可靠性。

　　除了单位制之外，一些SSD也采用了一个另外的方法：标称容量。例如，300GB容量的英特尔 SSD 320的颗粒容量并不是300GiB，而是320GiB，也就是具有更多的额外空间可以用作冗余，大多数容量不是2的幂的SSD都采用了这个方法。SSD 320宣称的新增的冗余功能是上面的哪一个？看起来是后者，这部分额外的空间保存的是类似校验数据的东西还是直接的空间冗余暂时无从知晓。

　　关于可靠性方面还有一个脚注，之前人们认为，更小的制程会降低NAND芯片的耐久度，通常认为25nm NAND的擦写次数会从34nm NAND的5000次降低到3000次，不过从目前的指标来看，SSD 320的NAND芯片的耐久度没有明显的变化，其MTBF也仍然为120万小时。

　　测试继续使用了笔者的台式机：基于ICH10R南桥提供的SATA 3Gb/s接口，测试使用的磁盘控制器驱动为英特尔 Rapid Storage Technology Driver 10.1.0.1008。测试样品具体的型号是SSDSA2CW300G3，Firmware版本是0302，使用了20个英特尔的29F16B08CCMEI颗粒，每面10颗，每颗容量16GiB，总容量达到了320GiB。

　　性能测试：

　　独有的IOps曲线

　　4KB随机性能是通用的衡量SSD随机性能的项目之一，如图所示，在32个队列深度下SSD 320 300GB达到其峰值随机读取IOps水平，约是54000左右，SSD 310的这个数值水平是38700 IOps，X25-M G2和SSD 310没有区别，而SSD 510是18300。在写入性能方面，曲线很奇怪，峰值在4队列深度下达到，为11500左右，在达到16队列深度后，维持在1700左右的水平。实际上，这是英特尔主控芯片的特征，三代X25-M产品都和这个曲线很相像，只是具体数值有所不同。总的来说，SSD 320 300GB随机性能对比上一代160GB的提升非常之高，达到了40%，比标称值也要高不少。需要指出的是，英特尔给出的标称值具有多个限制条件，实际上导致了和其他厂商的产品无法直接对比，而笔者进行的测试对所有的产品使用的环境都是一样的，因此和标称值具有明显的不同。

　　英特尔SSD 320系列是采用英特尔主控芯片的最新一代产品，通过使用25nm制程达到了更大的容量，最大达到了600GB。虽然主控芯片仍然和上一代一样，不过由于使用了更大的DRAM芯片并且使用了改进的缓存算法，提供了较强的性能，同时还提供了更多的冗余保护和更强的掉电保护功能。此外SSD 320系列还支持128位AES加密及ATA驱动密码功能。总的来说，SSD 320相比上一代提供了更大的容量、更强的性能以及更高的数据可靠性。