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联乐小讲堂07:固态硬盘速度的小秘密(二) 闪存芯片

返回列表 来源: 发布日期: 2019.04.25

上次讨论的是影响固态硬盘速度的主控方面,今天来看闪存芯片,同样地,我们只关心与速度相关的部分。


闪存的制程:

闪存核心用晶元光刻加工而成,制程指的就是光刻的工艺,即布线的宽度,上次举例的SM2246所支持的制程为:1x / 1y / 2x /2 y / 3x 单位是nm,大约是15nm-40nm的这个范围,也是目前的主流制程。容易理解的,制程越小,工艺越先进,单个闪存模组的速度就越快。这是决定速度的第三个主要因素。[速度基础原则]


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闪存芯片以封装来区分,大体只有两种:TSOP 和 BGA:

TSOP,全称Thin Small Outline Package,意思是薄型小尺寸封装,见下图:

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Agrade SATA SSD ST40 采用 TSOP封装 东芝 TC58TFG7DDLTA0D 16GB MLC 闪存

简单地区分,TSOP封装两侧有金属引脚,从外观上来看,与BGA封装区别很大。

TSOP封装的闪存芯片仅包括一个模组,只支持一个通道。另外,TSOP封装的闪存芯片可能包括1-4个闪存核心(管芯),也就是1-4个CE。

BGA,全称Ball Grid Array,中文解释是焊球阵列封装:

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Agrade SATA SSD ST50 采用 BGA封装 Intel 29F01T08OCMFP 128GB MLC 闪存

BGA封装闪存,金属引脚全部在芯片下方,以锡球的方式呈现。

BGA闪存都包括两个模组,支持两个通道;同样地,它的每一个模组可能包括1-4闪存核心,总共2-8个闪存核心(管芯),也就是2-8个CE。事实上,我们完全可以看成一个BGA闪存等于2个TSOP闪存封装在了一起。


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闪存结构上(每一模组,即每一通道)通过8条 命令 / 地址 / 数据 复用总线与主控连接,当然,绝大多数时间内,这8条数据总线用于传输数据。如上图中的纵向。

每一核心(管芯),即每一个CE通过一条 CE 命令线与主控连接,主控的每个通道中,只有一个激活的CE命令,即只有一个闪存核心处于工作状态。如上图中的横向。


固态硬盘总容量 = 单个闪存芯片的容量 x 芯片个数


总通道数=单个闪存芯片通道数 x 芯片个数//如超过主控最多支持的通道数,刚平均分配到每个通道,通道数以主控支持的最大通道为准

CE数量=单个闪存芯片CE数 x 芯片个数 //超过主控最多支持CE数的那部分,则不被识别,即无法使用


通过以上讨论,我们总结一下,

首先是,制程决定了闪存模组本身的速度,这是固态硬盘速度的基础。[速度基础原则]

其次是,闪存模组与主控的连接通道,多通道可以达成速度倍增。[通道倍增原则]

最后是,接口速度的限制,无论固态硬盘内部的速度有多快,其与电脑交换的数据必然会低于接口的实际最高传输速度。[接口限制原则]

固态硬盘的速度 = 闪存基础速度 x 通道数量 < 接口实际上限


后面,我们将通过实例来做出验证。


PS:  

1、闪存核心,正式名称是管芯,闪存核心=闪存管芯。第一核心/管芯,只有也必须有一个CE,二者数量绝对相等,所以很多时候我们把核心/管芯和CE混合使用。

2、每一闪存模组,有且必须有一个通道,二者数量绝对相等,所以TSOP闪存支持1通道,BGA闪存可以视为2片TSOP封装在一起,所以支持2通道。

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