第 2 集

引领从 HDD 到 SSD 的过渡

欢迎来到我们深入探讨三星闪存领导地位的范围和规模的系列文章的第二部分。
在第一部分,我们回顾了三星电子闪存创新的起源,以及 NAND 闪存技术的里程碑式进步,是如何将公司推向市场领先地位——这一地位已经保持了 18 年 在本文中,我们将探讨三星电子对全世界首款固态硬盘 (SSD) 的商业化,是如何通过创造一个强有力的替代品来替代传统主流存储技术硬盘驱动器 (HDD), 从而改变我们所知的 PC 存储方式的。
请继续阅读,了解三星电子如何充分利用其行业领先的 NAND 闪存技术,开启一个全新的 PC 存储时代。

开启存储介质的范式过渡

开启存储介质的范式过渡的展示图。

存储介质的演变,一言以蔽之,精彩绝伦。最初是相对简单纸质技术,然后演变为基于磁带的技术,最终演变为 HDD,而现在则演变为 SSD。

理解采用磁盘和电动机结构的 HDD 与采用 NAND 闪存的 SSD 之间的差异,一种简单方式是将前者想象成一个经典的唱片机,将后者想象成一个 MP3 播放器。HDD 读取数据的方式类似于唱片机读取 LP 的方式,而 SSD 则以数字方式处理数据(或音乐,为了延续前面的类比)。是什么让这一差异变得如此显著? 为了回答这一问题,我们需要进一步了解每一种技术的工作方式。

简而言之,HDD 通过磁化称为盘片的磁性薄膜来读取和写入数据。因为 HDD 是通过物理方式旋转盘片来定位文件,当盘片达到一定速度时,噪音和能耗都会大幅增加。这意味着,无论计算机的中央处理器 (CPU) 和 RAM 的运行速度有多快,如果 HDD 跟不上,整个运行都会变慢。

SSD 正好有效地解决了这一问题。相较于 HDD,使用 NAND 闪存能够提升数据处理速度。因为与 HDD 不同,SSD 无需采用电动机等机械性驱动装置,所以运行过程中产生的热量更低,因此会更安静、更可靠。

推进从 HDD 到 SDD 的转变,需要大量的时间和研究。SSD 技术的雏形可以追溯到 20 世纪 70 年代。但多年来,因该技术的高价格和大尺寸,使其商业化进程变得异常困难。

三星电子从早期就认识到存储媒体模式最终将转向 SSD,多年来一直在推动 SSD 的创新。2006 年,三星电子发布了其首批搭载 32GB SSD 的个人电脑:Sens Q30PLUS Samsung Note PC 和 Sens Q1 Ultra-MobilePC,多年来的辛苦努力获得了回报。三星电子开辟了基于固态硬盘的个人电脑的全新市场,这是一个里程碑时刻。

因为,在此之前,闪存主要用于数码相机、MP3 播放器和 USB 闪存驱动器等设备。由于成本和其他方面的顾虑,鲜有厂商考虑过将这一技术应用到个人电脑上。然而,三星电子利用其在 NAND 闪存技术领域的领导力开发出了更具价格竞争力的可以轻易地应用于消费级笔记本电脑的 SSD。公司制造的 SSD 的容量 可与 20GB 和 30GB 的 HDD 媲美,而且启动时间只需 HDD 的五分之一。

凭借内置创新引领 SSD 市场

内部开发 NAND 闪存、DRAM、控制器和固件的展示图。

SSD 由四个关键要素组成:NAND 闪存、DRAM 以及能够确保稳定运行的控制器和固件。如果将 NAND 闪存想象成一个储藏丰富书籍的图书馆,那么控制器就是让一切井井有条的图书管理员。换言之,NAND 闪存能够通过数据聚合增加 SSD 的容量,而控制器则可以通过调节接口与内存之间的数据传送,以及。设置其读取和写入的顺序, 来提升硬盘的性能。

三星作为 SSD 技术创新领导者,内部能够开发这些重要组件中的每一个。这一承诺是公司位列全球 SSD 市场顶峰的关键,而自 2006 年以来,三星电子便一直保持着这一市场地位。如今,除了拥有卓越的 SSD 技术外,三星电子在 NAND 闪存市场上拥有最大的生产能力和市场份额,以及行业最佳的控制器和固件, 这是影响 SSD 性能和可靠性的关键决定因素。

三星电子的 NAND 闪存创新史,在帮助其成为全世界首个商业化SSD的公司方面,发挥了关键的作用。2006 年,三星电子首款 40nm 32Gb NAND 闪存采用了一项创新性电荷撷取闪存 (CTF) 设计,克服了当时普遍采用的“浮栅”架构的局限,而这款 NAND 闪存的商业化,也起到了关键的作用。

事实上,三星早就预料到 NAND 闪存技术将改变游戏规则,并预测到 2010 年代,超高容量半导体技术将引领我们告别吉比特时代,进入太比特时代。

不久之后,这一预测便成为了现实。三星电子在 2010 年正式启动其消费级 SSD 业务,并于 2011 年推出采用 20nm 高速 NAND 闪存和专用控制器的 SSD 830 系列,随后于2012年又推出了采用 3 比特三层储存单元 (TLC) NAND 闪存的 SSD 840系列。后一个系列的发布尤为重要,因为它从根本上改变了大家将 3 位 MLC NAND 闪存应用于高性能、可靠的 SSD 很困难的普遍看法。

2013 年,三星电子启动了首款三维 V-NAND 闪存的量产及商业化,再一次重新定义了精细加工技术的局限性。公司利用这一突破性进展拓展了高容量 SSD 产品,并在 2014 年推出了 SSD 850 系列,从而确定了 3D V-NAND 作为三星电子消费级 SSD 标准的事实。

2013 年,三星电子开始量产用于企业数据中心的 1TB SSD,此后于 2016 年量产 15.36TB SSD,以及于 2018 年量产 30.72TB SSD。三星电子在发布其首款 (32GB) SSD 仅 12 年后,又推出了 30.72TB 企业级 SSD,这款固态硬盘的存储容量比最初的型号增加了 1,000 倍,将超高容量半导体推向了令人兴奋的新高度。

如今,三星电子凭借一个又一个开创性创新,持续致力于推动闪存技术和固态硬盘市场的发展。

三星电子 SSD 发展史

  • 2005 ~

    2005

    • 研发出首款 SSD

    2006

    •首次量产
    适用于超便携个人电脑的
    16GB 和 32GB SSD

    •成为全世界
    首个商业化
    SSD 的公司

    2006 年三星电子 SSD 发展史展示图。

    2007

    •首次量产
    64GB PC SSD (2.5")

    2008

    •首次量产
    256GB PC SSD (2.5")

    2008 年三星电子 SSD 发展史展示图。

  • 2010 ~

    2010

    •首次量产
    512GB PC SSD (2.5")

    发布首款
    消费级 SSD 470

    2010 年三星电子 SSD 发展史展示图。

    2011

    发布侧重于消费者的
    SSD 830 系列

    2011 年三星电子 SSD 发展史展示图。

    2012

    量产 800GB
    企业级 SSD (2.5")

    首次量产 3 比特
    MLC 512GB SSD (2.5")

    首次量产一款
    512GB 消费级 SATA SSD
    840 PRO
    (2.5"、品牌 SSD、MLC NAND)

    2012 年三星电子 SSD 发展史展示图

    2013

    •首次量产一款
    1.6TB 企业级 SSD

    •发布 840 EVO
    (mSATA/2.5" 品牌 SSD、
    3 比特 MLC NAND)

    •首次量产一款
    960GB 企业级 SATA SSD

    2014

    •首次量产一款 1TB
    SATA 消费级 SSD,850
    PRO(2.5"、品牌 SSD、32 层
    3D V-NAND)

    - 3D V-NAND 首次
    应用于消费级 SSD

    2014 年三星电子 SSD 发展史展示图。

  • 2015 ~

    2015

    发布
    便携式 SSD T1
    发布全球首款
    消费级 NVMe™ SSD,
    950 PRO
    (M.2、32 层 3D V-NAND)

    2015 年三星电子 SSD 发展史展示图。

    2016

    量产
    全球最大容量
    (15.36TB)
    企业级 SAS SSD (2.5")
    量产
    全球性能最佳的
    消费级 NVMe™ SSD,
    960 PRO (M.2)

    2016 年三星电子 SSD 发展史展示图。

    2018

    发布 800GB Z-SSD,
    专为下一代
    超算系统而设计,
    量产
    全球最大
    容量 (30.72TB)
    企业级 SAS SSD (2.5")
    发布全球
    首款 4 比特 MLC SATA
    消费级 SSD,
    860 QVO (2.5")

    2019

    量产
    全世界最快的消费级
    NVMe™ SSD,
    970 EVO Plus(M.2)

    2019 年三星电子 SSD 发展史展示图。

    2020

    发布首款采用
    内置指纹
    识别技术的 SSD,
    便携式 SSD T7 Touch

    2020 年三星电子 SSD 发展史展示图。