固態硬碟儲存技術與嵌入式系統的應用趨勢
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宇瞻科技(Apacer)股份有限公司產品研發處資深經理李俊昌先生，以「固態硬碟儲存技術與嵌入式系統的應用趨勢」為主題，說明固態硬碟(SSD)儲存技術的挑戰、在嵌入式系統的應用趨勢，並分享宇瞻16年在SSD的發展技術與經驗。
他比喻測試一部SSD的性能好壞，如同男女朋友交往一樣會有3個階段，一開始會先看長相、重內涵與表現(Performance)，通常都會用第三方評測軟體來測試讀寫效能；若滿意的話，第二就是看可不可靠、值得信賴(Reliability)，會不會中途落跑，此時就要看SSD的設計能否忠實且完整寫入，而不會掉資料；若這部分也OK，最後就要看是否能長長久久(Endurance)，這就得看SSD的體質與設計，應用在系統中能夠支撐多久。
工控領域的儲存議題：效能、可靠度、耐久性
李俊昌說明應用工控領域的儲存裝置，通常會考量到Performance(效能)、Reliability(可靠度)、Endurance(耐久性)，這也是嵌入式系統的儲存裝置常考量的重點。
在Performance方面，由於NAND Flash的品質越做越差，壽命越短，使得Controller IC(控制晶片)就得越做越好，所以Flash Controller開始走向Multi-core(雙核、4核，甚至8核心)來做NAND的運算與處理，而要提升效能，就得以Multi-channel(雙通道至8通道)的設計，來加速NAND的存取。
此外還可以搭配其他的輔助元件與方法來提升效能，例如DRAM Cache技術，透過內/外部DRAM來當資料快取，以提升隨機IOPS(每秒讀寫吞吐量)。而HyperCache，可調整韌體對NAND的組態設定與寫入方式，其SmartWrite機制可針對MLC Flash的特性將資料優先寫到速度較快的SLC-Page，讓寫入速度倍增；在系統待機或必要時，其Static Data Moving機制再將靜態資料陸續搬移到MLC區域，以提升可使用區塊空間的機會。
多種機制與技術 提升SSD性能
在Reliability方面，李俊昌表示其SLC-Lite技術，就是將MLC寫入的電荷準位間隔拉大、僅使用一半的容量(如128GB做成64GB)，好處在於資料寫入效能倍增，Flash的壽命依照顆粒品質好壞，會增加到3至10倍不等，以A19 NAND Flash為例，可以提升到20K P/E(Program/Erase)Cycle的水準，讓其耐久可做到相當於一般MLC(3K)的6？7倍。
Controller內部通常會配置DRAM來做加速，其DataPath Protect技術，使用SATA Link的CRC機制，搭配DRAM加ECC錯誤修正機制，加上Controller內部Buffer(緩衝區)的ECC修正碼，將資料與ECC碼寫入NAND。以確保資料能精準寫入SSD內。此外，其CorePower技術，在系統斷電時能夠確保使用外掛DRAM的SSD，能迅速將快取資料完整且安全寫回。
在效能提升之下 也維持SSD的高可靠度
由於NAND的Mapping Table(對應表)越來越大，因此有搭配外掛DRAM設計的SSD，能將各式快取資料放在DRAM，必要時才寫回Flash，能有效減少metadata(中介資料)在NAND區塊的搬移次數，對SSD整體的可靠度提升很有幫助。
另外在NAND的選擇部分，以P/E Cycle為考量下，嵌入式系統大多使用SLC(>60K)與MLC，至於工控領域則可選擇MLC(3K)或SLC-Lite (20K)。
隨著NAND Flash製程的演進，品質越來越往下掉，使得Bad Block越來越多，因此Over-Provisioning(超容量快取)的技術，就是將原本128GB的Flash下修成120GB或100GB的可使用空間，雖然減少了7%或28%的容量，但在發生Bad Block時，以及韌體在做Garbage Collection(垃圾資料回收)時，就有更多Flash空間能做Remapping，同時維持原有效能。
由於Flash的Page Size越來越大，以MLC 16K Page Size為例，當隨機寫入4K資料時，WAI(寫入放大指數)就是4倍，若搭配DRAM來設計SSD時，就能先將隨機4K的資料集中到4組之後，再一次寫回Flash，降低WAI數，提升SSD壽命。
IoT時代的SSD新技術
由於物聯網應用，許多資料儲存到雲端，形成大數據。由於SSD可以做成各種Form Factor來滿足所有嵌入式系統的需求(例如小型模組來符合1U伺服器)，同時具備SATA/PCIe介面，以及高效能的隨機IOPS。而宇瞻的SSD Modules具備專利7+2 pin的帶電插頭設計，可減少儲存裝置體積與排線，有助於伺服器的熱對流設計。目前Intel與SuperMicro的一些伺服器主機板上亦已導入並支援。
至於創新的產品走向，宇瞻有：Combo SDIMM(DIMM上面同時有SSD和DDR記憶體，可減少體積與能耗)、NVDIMM(DIMM上面DDR、Flash晶片與備援電力的電容設計，可加速開機速度，電源斷電時將資料快速寫回SSD。須修改BIOS來支援，DDR4規範已支援)、True SDIMM(取代DRAM設計，其DIMM含記憶體控制器和Flash晶片，CPU直接存取，免透過Chipset來抓取，具備超低延遲、高效能、高容量記憶體)等新技術，適合各種嵌入式系統的導入。
