在去年，我們和各位讀者們分享了目前市場上閃存（Flash Memory）的陣營、技術(shù)、以及先進制程下，固態(tài)硬盤可能會面臨的風(fēng)險外，也約略地提及控制器對于各家固態(tài)硬盤效能的影響之重。今年，我們將把重點，放 于介紹控制器在年今度的革新，以及它們對未來固態(tài)硬盤產(chǎn)品的演進所占的重要角色。

PCI-Express界面的風(fēng)潮

常在觀察固態(tài)硬盤市場發(fā)展的讀者，或許會覺得這個主題一點也不新鮮，早在2010年，少數(shù)的廠商都已推出使用PCI-Express接口的產(chǎn)品，效 能表現(xiàn)也不俗，但賣的量本來就不多，可以找到的持有者更少，其原因當(dāng)然還是卡在價格上。至于它為什么要這種價錢，其實還是可以從過去的架構(gòu)上看出些問題 點，在討論這個風(fēng)潮前，我們還是花點篇幅和讀者們說明。

首先，不論是Sandforce、Marvell，還是其他控制器的廠商，都很清楚一個現(xiàn)象--如果我們只單論固態(tài)硬盤的線性讀取速度，效能的瓶頸 早就不再是我們認為的硬件零件，或是控制器的算法，而是我們已認識好多年，而且再熟悉不過的東西--Serial ATA 6.0的接口，不論你選用多好的控制器、配多好的內(nèi)存，花了多少個晚上去改韌體版本，從來2012年以后，固態(tài)硬盤線性的寫入速度始終停在 550MB/s。這是接口的極限所造成的，所以有的廠商就開始思考如可以不同的接口來解決此一問題。在目前的系統(tǒng)平臺上，最現(xiàn)成、又是最開放的解決方案， 就是PCI-Express。但是這個答案也同時顯露了兩個問題，有待技術(shù)上的解決。

第一個問題就是--這樣的裝置是需要驅(qū)動程序來進行優(yōu)化的。和本來就是用于儲存裝置的ATA接口不同，不論我們加裝的是顯示適配器、無線網(wǎng)絡(luò)，還是其他 的擴充裝置，相信大家對安裝對應(yīng)的驅(qū)動軟件還記憶猶新，但作為I/O用品，我們都希望它可以從開機開始就能以全速進行運作。但在一開始，誰也沒想到我們會 這么快地走到這一步，是以，所有的固態(tài)硬盤控制器在2013年以前，都是以Serial ATA接口來進行設(shè)計的，要以PCI-Express接口來使用，它勢必要在裝置上多加上一個橋接芯片，來轉(zhuǎn)換Serial ATA與PCI-Express的訊號。這樣的裝置是會比以往的SATA to SATA來得快，效能也會有明顯提升，可是不管再怎么聰明的芯片設(shè)計，效能始終不會比少一道轉(zhuǎn)換來得快。但多一顆芯片，就是多一分成本，而且作這種非常規(guī) 的芯片本來就不便宜，是以這些裝置在2013年以前，價格也難免水漲船高。是以有勇氣作這種突破性產(chǎn)品的廠商，小編要先為他們的勇于嘗試至上一份敬意。

另一個問題就在于規(guī)格，在固態(tài)硬盤開始銷售的前幾年，大部分的廠商都努力地在筆記本電腦上的應(yīng)用著墨，理由很簡單，因為2.5吋的規(guī)格在PC上還不 一定可以找到固定安裝的位置。所以那幾年，作2.5吋轉(zhuǎn)3.5吋轉(zhuǎn)接架，以及反應(yīng)快的機殼廠商多多少少也在這方面賺了一點錢，因為讓使用者可以在他們自組 的主機上加裝固態(tài)硬盤。好，現(xiàn)在這個裝置必須是一片插在擴展槽上的板子，一開始行動運算的市場就不存在，簡而言之，這種裝置就是要專攻PC與高效能計算機的 應(yīng)用。這下子本身就有限的市場空間就變得更小，在無法大量量產(chǎn)的前提下，這種需要另制PCB的裝置，價格自然也難下修，所以在去年以前，這種裝置非常少。

在2008年，Intel開放了NVMe的開放規(guī)格，讓廠商們可以依照這個架構(gòu)，制作直接以PCI-Express的開機啟動裝置。到了2014年 的控制器廠商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中，會發(fā)現(xiàn)各家廠商們都不約而同地在新一代芯片的規(guī)格上，看到一句原生支持PCI-Express接口的規(guī)格字樣。在這樣的規(guī)格 下，用戶可以在維持系統(tǒng)輕薄的原則下，制作薄型、高效能的PCI-Express裝置，但未來的問題在于這些板子目前還沒有公定的規(guī)格，若我們期望這些 PCI-Express固態(tài)硬盤可以有更平民的發(fā)展，嚴格說來還有一年左右的觀察期。

Sandforce的新應(yīng)用技術(shù)

新一代的3000系列除了前述原生支持PCI-Express的接口外，最需要用戶注意的應(yīng)用其實不外乎OP〈Over-Provisioning〉的管理，以及ECC技術(shù)的應(yīng)用，就是動態(tài)的OP應(yīng)用。在解說前，我們以表格來作個簡單的表示：

首先，我們要贊揚LSI SanForce的誠實〈笑〉，在LSI SandForce的邏輯中，SSD本來保留的Spare空間是應(yīng)該由控制器廠商自行定義的，這是一個負責(zé)任的作法，當(dāng)然也可以解釋成「丑話說前頭」的處 理方式。理由很簡單，一顆SSD的Spare越高，意味著可替換的Block也越多，相對的可用的容量也變少了，這是在Flash memory先天的狀態(tài)下無法改變的事實，是以從2200系列開始，LSI SandForce其實就已經(jīng)開出了這樣的規(guī)則，只是到了3000系列，更是進一步的要求。

另一個功能就是ECC，3000系列中，LSI SandForce放出了很有趣的一招：我連ECC的比例也可以動態(tài)調(diào)整！在他們的名稱中稱之為「LSI Shield」〈哇……神盾耶，設(shè)計者該不會叫美國隊長吧………〉，這項功能其實是為了因應(yīng)控制器廠商一直很想打進的企業(yè)級應(yīng)用市場，透過ECC的調(diào)整， 可以將一顆SSD在寫入數(shù)據(jù)時所產(chǎn)生的ECC校驗碼透過檢驗密度與數(shù)字信號處理〈DSP；Digital Signal processing〉的搭配，讓合作廠商自行與LSI決定一顆SSD可以擁有的ECC功能強度。強度越高，表示校驗碼的密度也越高，花費在演算與比對資 料的儲存容量和演算時間也會越多，這個部分也會影響到一顆SSD可以使用的總?cè)萘靠臻g總值。

想想為什么要搞得這么復(fù)雜呢？理由很簡單，未來SSD的Flash memory難免就是會搭載使用壽命更短的TLC，如果沒有更強的保護機制，相信沒什么人敢把數(shù)據(jù)儲在里面，若是企業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品，即使使用MLC的款式， 使用者還是會希望有高一點的可靠層級。這兩項變通的功能，都是可以有效提高固態(tài)硬盤的可靠性，但同時也會犧牲掉部分容量與效能的應(yīng)用。正如LSI誠實的白 皮書所說：「沒有完美的儲存媒體」，效能與可靠性，永遠都是在天枰的兩端，端看使用者的需求來調(diào)配。

另一項其實已經(jīng)不算新技術(shù)的消息就是LSI RAISE〈獨立硅元素冗余數(shù)組；Redundant Array of Independent Silicon Elements〉，這個功能的設(shè)計理念，在于當(dāng)一顆SSD「很自然地」或是「一不小心」掛掉的時候，可以自動進入唯獨模式，并確保里面的數(shù)據(jù)「還可以被 讀出來」，只是不能再寫東西進去而已，使用者可以透過這項技術(shù)以另一個正常的固態(tài)硬盤將數(shù)據(jù)Clone到新硬盤上以延續(xù)數(shù)據(jù)的壽命。當(dāng)然，我個人是沒有實 際使用過這項功能，我也希望用戶不會使用到，但若真有示范，也希望能有機會看到用戶的范例。

在此也附上LSI SandForce 3700系列的規(guī)格表，供大家參考

Marvell的新應(yīng)用技術(shù)

相對于LSI SandForce落落長的技術(shù)白皮書，Marvell倒是干凈利落地以新聞稿與現(xiàn)場展示處理了新芯片的訊息。兩顆最受注見的Marvell新一代SSD 控制器，當(dāng)推88SS9293與新一代的88SS1083這兩個小朋友。有趣的是，這兩個芯片的完整數(shù)據(jù)很隱密，在Marvell的網(wǎng)站上一直沒有詳細的 官方訊息透露，只有幾篇新聞在網(wǎng)站上呢喃。倒是在年初的CES展場上，Marvell開心地展示了以PCI Express Gen2 X2為界面的88SS9293在幾顆Flash memory的陪伴下，開心的跑出了超過1GB/s的帶寬，想想現(xiàn)在1GB/s有一種越來越不值錢的感覺。

不過Marvell大動作的地方，倒是在力推SATA Express的新型接口，希望透過新接口的推廣，來突破Serial ATA 6.0Gb/s的限制。這個新接口說穿了，就是在既有的SATA插槽外側(cè)，新加一組以PCI Express Gen2接出來的X1信道，透過信道的整合，SSD可以在原有的接口下，同時以Serial ATA與PCI Express的訊號和主板傳輸訊號，自然也就能突破原有的瓶頸。這顆控制器就是88SS1083，第一顆成功整合了SATA與PCI Express訊號奇葩，相對于以往選A或選B的思維，這顆芯片倒是以讓用戶在盡量在原有的模式下，同時使用兩種接口來逹成高帶寬的目標。也就是說，使 用者仍然可以在原有的2.5吋裝置中，使用到新型的應(yīng)用，當(dāng)然，這個功能必預(yù)要你的主板和SSD同時都擁有SATA Express新接口才行。換句話說，Marvell是定睛在Intel 9系列平臺來決定這樣的策略的。

至于其他安全性的設(shè)計，其實Marvell本來在ECC技術(shù)和數(shù)據(jù)保護技術(shù)上都有完整的功課，所以在這次的介紹中我們就不作多余的贅述。不過我們還是花點功夫，把今年Marvell殺出來的新控制器約略地整理一下：