三星發(fā)布了其首款60TB固態(tài)硬盤，能否搶占先機(jī)？

內(nèi)存和存儲(chǔ)芯片制造商三星發(fā)布了其首款容量高達(dá)60TB的企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤（SSD），專為滿足企業(yè)用戶的需求而設(shè)計(jì)。得益于全新主控，三星表示未來(lái)甚至可以制造120TB的固態(tài)硬盤。

對(duì)比2020年發(fā)布的上一代BM1733，BM1733采用了第5代V-NAND技術(shù)的QLC閃存、堆疊層數(shù)為96層、最大容量為15.36TB，顯然BM1743的存儲(chǔ)密度有了大幅度提升。三星以往的固態(tài)硬盤容量上限為32TB，此次推出的BM1743固態(tài)硬盤則將容量提升至了驚人的60TB。值得注意的是，目前三星在該細(xì)分市場(chǎng)將面臨的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較少，因?yàn)槠渲饕?jìng)爭(zhēng)對(duì)手鎧俠、美光和SK海力士目前尚未推出60TB級(jí)的固態(tài)硬盤產(chǎn)品。

BM1743采用了三星自主研發(fā)的第七代176層V-NAND（3D NAND）QLC存儲(chǔ)單元以及專屬的主控，其順序讀取速度可達(dá)7.2GB/s，順序?qū)懭胨俣葹?.0GB/s。在隨機(jī)讀寫(xiě)性能方面，BM1743擁有160萬(wàn)次隨機(jī)讀取IOPS和11萬(wàn)次隨機(jī)寫(xiě)入IOPS。該款固態(tài)硬盤的耐久性為每天0.26次寫(xiě)入（DWPD），能夠持續(xù)五年。這樣的性能配置使其特別適用于處理讀密集型工作負(fù)載，滿足了現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心對(duì)于高速、高效數(shù)據(jù)處理能力的迫切需求。

根據(jù)三星官方消息，這款新型固態(tài)硬盤將提供兩種接口規(guī)格，分別為適用于服務(wù)器的U.2和PCIe 4.0 x4接口。此外，針對(duì)需要更高存儲(chǔ)密度的設(shè)備，三星還將提供支持PCIe 5.0 x4接口的E3.S版本。目前官方尚未公布售價(jià)和功耗等信息，不過(guò)類似規(guī)格的固態(tài)硬盤售價(jià)約為7000美元。

三星V-NAND 3D工藝

在系統(tǒng)盤配置上，固態(tài)硬盤已經(jīng)徹底淘汰了機(jī)械硬盤，成為了標(biāo)配。那么，為什么固態(tài)硬盤越來(lái)越便宜？這背后的秘密就是NAND顆粒層數(shù)工藝的提升。NAND是1987年由東芝（現(xiàn)鎧俠）的存儲(chǔ)科學(xué)家增岡不二夫發(fā)明，并在90年代末開(kāi)始得到大規(guī)模應(yīng)用。在一個(gè)NAND顆粒里，能夠劃分、容納的單元越多，那么它的存儲(chǔ)能力就越高，成本也就越低。

因此，早期的NAND「平面」擴(kuò)充單元數(shù)的方法非常簡(jiǎn)單，就是我們熟悉的SLC/MLC和TLC標(biāo)準(zhǔn)，不斷劃分單元內(nèi)的空間為新單元（邏輯），提高存儲(chǔ)密度，降低成本。但NAND是“串行”讀寫(xiě)，這種平面劃分會(huì)造成了一個(gè)單元內(nèi)出現(xiàn)了并行讀寫(xiě)判斷、訪問(wèn)，讀寫(xiě)次數(shù)也大大增加，因此在速度和耐用性上，形成了指數(shù)級(jí)的下降，必須配合好的主控方案的讀寫(xiě)均衡策略，否則會(huì)造成掉速和顆?？焖倌p。

而且，平面擴(kuò)充路線到了QLC后，再往前走的難度也變大了，于是就有了各種立體增加顆粒內(nèi)單元密度的方法。在3D NAND閃存中，通過(guò)在三維矩陣中垂直構(gòu)建存儲(chǔ)單元來(lái)節(jié)省空間，這種技術(shù)節(jié)省了大量物理空間，使芯片變得更小。

隨后，各家具有顆粒研發(fā)能力的存儲(chǔ)元件大廠，就開(kāi)始了一場(chǎng)以提高3D NAND密度（層數(shù)），以提高單個(gè)NAND顆粒存儲(chǔ)密度、性能，降低成本的“層數(shù)之戰(zhàn)”。時(shí)至今日，各家存儲(chǔ)顆粒廠，都通過(guò)自己獨(dú)有的工藝架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了NAND顆粒在3D空間結(jié)構(gòu)上的多層結(jié)構(gòu)。

三星的V-NAND 3D工藝的原理是最為“簡(jiǎn)單”的，充分利用了顆粒封裝的縱向空間，可以理解了把所有晶體管從平面平鋪改為了“豎起來(lái)插”，就這樣做到了多層高密度的排布。

電子顯微鏡下的三星V-NAND晶體管陣列

2012年，三星將3D化NAND顆粒制程稱為V-NAND，發(fā)明了32層堆疊的NAND顆粒加工工藝，并順勢(shì)推出了第一款3D NAND固態(tài)硬盤，850 PRO。不過(guò)由于當(dāng)時(shí)的主控技術(shù)等原因，盡管通過(guò)3D NAND在空間上增加了單元密度，但是850 PRO依然是采用的SLC架構(gòu)，即每層單元自身依然是SLC晶體管組成。

不過(guò)，要做到進(jìn)一步增加密度怎么辦？當(dāng)然是把晶體管做小，晶體管之間的間距也做小，這樣一個(gè)垂直空間能放更多的晶體管。由于三星是目前業(yè)內(nèi)三家（臺(tái)積電、英特爾、三星）掌握超小規(guī)模制程的半導(dǎo)體廠家，所以這種結(jié)構(gòu)思路對(duì)它來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)更容易，且成本優(yōu)勢(shì)更為明顯。