🍠 😦 🧐 存储介质演进第4部分：固态驱动器 🍶 ☔️ ✒️

大家好！这是我们关于存储介质发展的材料的最后一部分。今天，我们将讨论闪存和固态驱动器-它们的过去，现在和将来。

闪存是在第一个闪存驱动器之前创建的。东芝的工程师藤冈正夫被认为是闪存之父，他的发明是在1984年IEEE旧金山会议上提出的。顺便说一句，“闪光”这个名字是由Masuoka的同事Ariizumi Shoji创造的。从这样的内存中删除数据的过程使他想起了闪存（英语闪存-闪存）。

闪速存储器的基础是在半导体结构的隔离区域中电荷的改变和配准。有几种类型的闪存。第一个商业产品是由英特尔开发的NOR型闪存。它发生在1988年。

NOR闪存设计使用经典的二维导体矩阵，其中一个单元位于行和列的交点处。这种设计的优势在于，它允许您立即读取特定单元的状态，并向相应的行和列施加正电压。

1989年，东芝推出了NAND型闪存。NAND闪存和NOR芯片之间的主要区别在于NAND设计使用三维阵列，而不是二维矩阵。换句话说，如果在NOR中行和列的交点处只有一个单元，那么在NAND中可能会有几个。

自然地，访问特定单元与NOR中一样容易，但是现在不可能了，并且读取信息的算法要复杂得多。但是，这种方法可以创建更大容量的存储芯片。在现代闪存驱动器和SSD中，使用的是NAND存储器。好吧，NOR芯片已经在容量不起作用的领域中找到了应用，例如在汽车电子领域。

长期以来，单位单元只能存储一位信息。这种单元称为单级单元（SLC）。然后是具有两位容量的多层单元（MLC，多层单元）。最后，开发了三级细胞。此类电池的低成本与MLC相比具有优势。因此，2015年1 GB的TLC内存成本仅为0.4美元。与MLC相比，具有三级单元的存储器的另一面是其低写入速度和较低资源。

但是回到固态硬盘。奇怪的是，第一个SSD设备是在1976年推出的，比闪存早了8年。它是由Dataram开发的，被称为Bulk Core。

许多人错误地认为任何SSD是基于闪存的，但事实并非如此。他们之所以命名为SSD（固态硬盘），是因为其设计中没有活动部件。

Bulk Core的结构由一个特殊的机箱组成，该机箱的尺寸为19x15.75英寸，其上装有8个RAM插槽，每个插槽的容量为256 KB。因此，设备容量为2 MB。Bulk Core的售价为9,700美元。

Bulk Core问世2年后，又推出了一种名为STC 4305的设备，该驱动器由StorageTek开发。 STC 4305的大小相当于整个房间的大小，可以存储45 MB的信息。带宽为1.5 MB / s，大约是IBM 2305硬盘的7倍，但创新的SSD驱动器的价格是合适的：STC 4305的价格估计为40万美元。

1982年，Axlon推出了专为Apple计算机使用的固态驱动器系列。这些设备称为Apple II RAMDisk。从名称可以明显看出，这些驱动器使用了RAM内存。它们的容量并不令人印象深刻：具有320 KB内存的版本成为最受欢迎的版本。顺便说一下，为防止信息丢失，驱动器随附了可充电电池。

1988年，英特尔推出了第一批商用NOR闪存芯片。它们被用于Digipro开发并于1988年末发布的首个闪存驱动器SSD-Flashdisk。闪存盘旨在用于IBM PC计算机，并且可以存储多达16 MB的数据。当时，该驱动器的成本为5000美元。

一年后，以色列公司M-Systems也推出了NOR闪存SSD，但这只是一个原型。长期以来，以色列工程师对设备进行了修改，直到1995年，该公司才设法发布了商用SSD驱动器。它是FFD-350（快速闪存盘）型号，采用3.5英寸的标准尺寸制造。最大存储容量为896 MB，尽管甚至生产了16 MB版本。FFD-350均通过SCSI接口工作。由于该设备的价格高达数万美元，因此FFD-350仅用于航空和军事行业，在接下来的十年中，M-Systems推出了性能更高的新型驱动器，扩展了FFD设备的范围。

长期以来，闪存是一种非常昂贵的享受。但是，在2000年代初期，其生产成本大幅下降。Transcend使用了此功能，该产品于2003年发布了通过Parallel ATA接口连接的闪存模块。这种驱动器的容量范围为16到512 MB。这些设备的起价为50美元左右，这使得普通用户可以负担得起Transcend型号。

三星开始在固态硬盘市场迅速发展，在2006年发布了容量为32 GB的2.5“驱动器，价格为699美元。SanDisk也紧随其后，推出了具有SATA接口的32 GB 2.5”驱动器。

另外，在2006-2007年，终于有可能解决闪存重写次数很少的问题。这使我们可以将固态驱动器视为硬盘的完整替代品。

在随后的几年中，SSD市场发展迅速。大量制造商开始使用设备。因此，OCZ于2008年初在CES上首次展示了自己的固态硬盘。

驱动器的特性也在迅速增长：它们变得越来越大，越来越快。在这方面，许多制造商正在考虑转向更快的界面。这就是最早的PCI Express SSD出现的方式，特别是Fusion-io ioDrive Duo。

如今，界面问题尤为突出。SATA接口的主要问题是，现代SSD的性能已经变得如此之高，以至于该总线的带宽（600 MB / s）根本不足以充分释放SSD设备的潜力。进行比较：仅两个PCI Express 3.0通道提供1560 MB / s的有效吞吐量，几乎是同一SATA的3倍。

随着接口的更改，还计划切换到新的NVMe协议，该协议应替代过时的AHCI。使用NVMe将减少延迟并提供对命令的更快的驱动器响应，因为该协议最初是“锐化”的，用于处理数据的多线程。

许多人期望在2015年从SATA到PCI Express的大规模过渡，但这并没有实现。引入新技术后，制造商倾向于价格战，其结果是实现了创纪录的1 GB闪存低成本-0.4美元。

2015年也标志着向3D V-NAND（垂直NAND）技术过渡的开始。其本质在于，存储单元不仅位于平面上，而且位于多层中。这使您可以增加容量，而无需更改存储单元的单个大小。一个有趣的事实是3D V-NAND闪存的生产不需要使用最新的技术工艺。例如，三星使用40nm 3D V-NAND制造工艺。三星芯片的容量达到256 Gbps，而单元位于48层。

不幸的是，今天三星是唯一一家拥有使用该技术的固态驱动器的公司。尽管如此，在明年，这家韩国公司肯定会拥有竞争对手。美光与英特尔的联盟，SK海力士和东芝宣布了他们的3D V-NAND存储器计划。此外，东芝将在多层TLC闪存的生产中使用其自己的3D BiCS NAND技术（比特成本可扩展性），这将使芯片比竞争对手更小，更便宜。

此外，不要忘记，由同一家美光英特尔联盟开发的新3D XPoint技术在2016年应该会亮起。关于技术的信息还很少。

根据开发人员的说法，该技术将基于位于导体之间的材料的电阻变化，这将为内存提供超高的读写速度。他们承诺3D XPoint存储器的耐磨性将提高1000倍，并且在使用PCI Express和NVMe协议时，其延迟将比NAND闪存少10倍。具有3D XPoint内存的设备将称为Intel Optane，并将在数据中心中使用。

到此结束我们有关存储介质发展的系列文章。但是，未来还会有更多有趣的事情！请继续关注。

存储介质演进第4部分：固态驱动器

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