NAND Flash讀寫性能持續(xù)提升，已超越原本為機械硬盤設(shè)計的SATA接口所能提供的帶寬。 為解除效能瓶頸，固態(tài)硬盤(SSD)接口朝PCI-e升級，已經(jīng)是大勢所趨。 然而，考慮到個別應(yīng)用市場的需求，SSD控制器供貨商的解決方案組合必須更加多樣化。
固態(tài)硬盤的接口正在朝PCI-e世代演進，但由于各類應(yīng)用對效能、價格的接受程度不同，對SSD控制器供貨商而言，其解決方案的涵蓋范圍勢必要不斷擴張，才能創(chuàng)造出新的市場版圖。
目前采用PCI-e接口的固態(tài)硬盤，大多采用四信道PCI-e接口，市場則主要集中在服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心儲存設(shè)備等對效能要求極高的應(yīng)用。 但對于主流消費市場而言，四信道PCI-e所提供的效能，卻遠高于應(yīng)用需求，且價格偏高。
降低SSD成本 雙信道解決方案瞄準大眾市場
由于NAND Flash讀寫性能持續(xù)提升，SATA接口的帶寬早已無法滿足固態(tài)硬盤(SSD)需求。 有鑒于此，高階SSD產(chǎn)品目前均已轉(zhuǎn)向PCI-e接口，至于主流和入門級SSD產(chǎn)品則大多仍停留在SATA接口。 不過，隨著新一代低成本/低功耗控制器方案問世，2017年將可望看到更多主流和入門級SSD進入PCI-e世代。
群聯(lián)創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)事業(yè)群資深經(jīng)理許江漢(圖1)表示，主流/入門級SSD產(chǎn)品從SATA接口升級到PCI-e接口的趨勢，從2016年就已經(jīng)啟動，2017年則將在新一代低成本、高性價比SSD控制器方案的加持下更進一步發(fā)酵。 環(huán)顧市場上幾家主要的控制器供貨商，包含群聯(lián)在內(nèi)，都已經(jīng)備妥新款控制器芯片，準備搶食這波改朝換代商機。
鎖定主流市場的SSD轉(zhuǎn)向PCI-e接口
目前支持PCI-e接口的SSD應(yīng)用控制器，大多支持四信道PCI-e Gen3，傳輸帶寬接近32Gbit/s，遠遠超過SATA 3.0的6Gbit/s。 而在實際的連續(xù)讀寫、隨機讀寫IOPS性能方面，業(yè)界各家產(chǎn)品的性能水平則可大致整理如表1。
從表1的數(shù)據(jù)可以看出，不管是用哪一家控制器業(yè)者所做出的SSD，其性能與SATA接口相比，都高出好幾個檔次。 然而，在實際應(yīng)用上，真的需要這么大帶寬的消費型應(yīng)用場景其實不多。 以2,700MB/s這個傳輸速率為例，在消費型的應(yīng)用情境中，大概只有傳輸高分辨率影音檔案能明顯感受到差異性，但消費者應(yīng)該不會經(jīng)常搬移影片這類大型檔案。
也因為只有經(jīng)常存取大型檔案的用戶能從這么大的帶寬中明顯受益，目前采用PCI-e接口的SSD主要鎖定企業(yè)級市場或數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，一般消費型SSD即便有PCI-e產(chǎn)品，也是以營銷宣傳或展示品牌實力為主，真正的銷售主力還是SATA機種。
許江漢進一步分析，PCI-e具備高帶寬與架構(gòu)容易拓展的優(yōu)勢，但隨著信道數(shù)增加，印刷電路板上的布線復(fù)雜度跟耗電量也會上升。 因此，在主流和入門級SSD上采用四信道控制器方案，未必是最有效益的選擇。 不過，隨著NAND Flash的讀寫效能不斷改善，SATA帶寬不足終究是個必須面對的問題。 因此，考慮到應(yīng)用需求、生產(chǎn)良率、耗電量等各種因素后，雙信道PCI-e將是比四信道PCI-e更適合主流SSD的方案。
事實上，所有SSD控制器廠商，都已經(jīng)看到這個趨勢，并備妥支持雙信道PCI-e的解決方案。 以群聯(lián)為例，日前該公司便發(fā)表了PS5008-E8控制器芯片，要以更低成本、更省電的特性來搶攻超輕薄筆記本電腦、二合一裝置(2-in-1)等PC相關(guān)市場。 同時許江漢也預(yù)期，到了2017年下半，支持雙信道PCI-e的SSD價格，和現(xiàn)有SATA SSD硬盤的價差將非常有限，相信消費者跟PC OEM廠商會有更充分的理由選擇支持PCI-e接口的SSD。
ADAS需求帶動 SSD迅速切入市場
整體來看，SSD應(yīng)用近年來發(fā)展相當蓬勃。 除了廣為人知的個人計算機/筆記本電腦、平板計算機外，很多嵌入式裝置也開始采用SSD。 舉例來說，網(wǎng)絡(luò)儲存設(shè)備向來是傳統(tǒng)機械硬盤的天下，但近年來已開始有制造商推出完全采用NAND Flash來儲存數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)儲存設(shè)備，主打中小企業(yè)及數(shù)據(jù)中心市場。 雖然其平均價格仍高于傳統(tǒng)產(chǎn)品，但性能卻遠遠甩開采用傳統(tǒng)硬盤的儲存系統(tǒng)。
許江漢認為，對SSD產(chǎn)業(yè)鏈而言，這類新產(chǎn)品是一個值得觀察的領(lǐng)域。 雖然其市場規(guī)模目前還很小，但卻有一定的發(fā)展?jié)摿Α?整體來說，包含這類新型網(wǎng)絡(luò)儲存設(shè)備在內(nèi)，數(shù)據(jù)中心相關(guān)領(lǐng)域的需求規(guī)模，占整體SSD出貨約不到10%。 這類SSD都是以高速傳輸、高性能作為主要賣點。
除了數(shù)據(jù)中心外，采用PCI-e接口的SSD還有另一個正在萌芽中的新應(yīng)用市場：汽車應(yīng)用。
汽車內(nèi)部電子化程度持續(xù)提升，對業(yè)界來說已經(jīng)不是新聞，而電子化的結(jié)果，會連帶使得數(shù)據(jù)儲存的需求出現(xiàn)。 舉例來說，車載信息娛樂系統(tǒng)(Infortainment System)就會需要內(nèi)建一定容量的儲存空間，以便存放影片、音樂或應(yīng)用程序這類數(shù)字內(nèi)容。
不過，在先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)這個概念逐漸落實后，汽車內(nèi)的數(shù)據(jù)儲存需求將出現(xiàn)另一個新的發(fā)展方向：儲存?zhèn)鞲衅魉a(chǎn)生的數(shù)據(jù)。 許江漢分析，隨著汽車搭載的傳感器數(shù)量越來越多，其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也會跟著爆炸性成長，因此，很多車廠跟Tier 1業(yè)者，已經(jīng)開始思考，要如何儲存、處理這些龐大的數(shù)據(jù)。
由ADAS所產(chǎn)生的儲存需求，跟信息娛樂系統(tǒng)的需求有很大的不同。 這類數(shù)據(jù)都需要實時處理，因此儲存裝置本身必須具備很高的性能，不能成為系統(tǒng)效能的瓶頸。 因此，采用PCI-e接口的SSD，順理成章地成為客戶考慮采用的解決方案。
工業(yè)用SSD緩步進入PCI-e世代
至于工業(yè)自動化領(lǐng)域，對SSD的需求則一直存在，并且正在緩慢地朝PCI-e世代演進。
事實上，早在PC等消費類應(yīng)用崛起之前，工業(yè)市場對SSD的需求就已經(jīng)存在。 在工業(yè)領(lǐng)域，有部分設(shè)備所處的環(huán)境，對機械硬盤來說太過嚴苛，因此設(shè)備制造商早就轉(zhuǎn)向SSD。 不過，在這個市場上，傳輸速度跟儲存容量不是設(shè)備制造商最主要的考慮，而是儲存設(shè)備的可靠度，因此工業(yè)市場上除了SATA之外，甚至還有很多PATA SSD產(chǎn)品的需求。
不過，近年來，隨著工業(yè)計算機逐漸汰舊換新，為了與新平臺搭配，PCI-e SSD的需求也已經(jīng)開始慢慢出現(xiàn)。 但許江漢認為，由于工業(yè)計算機是個產(chǎn)品生命周期很長的產(chǎn)品，目前使用中的工業(yè)計算機，還是有很多只支持PATA跟SATA的機種，加上產(chǎn)品驗證過程漫長，因此PCI-e SSD在工業(yè)領(lǐng)域的滲透速度，會比較緩慢些。