突飞猛进 2015年存储技术及产品回顾

　　如果要用一个关键词来形容2015年的存储行业的发展，“突飞猛进”可能是一个再合适不过的词语，在这一年，我们不仅看到存储设备的性能获得了极大的提升，各种新形态存储设备的问世，一些在未来将给人类数字生活带来极大改变的存储新技术也在2015年揭开了神秘面纱。

　　突飞猛进 传输速度轻松突破2GB/s

　　借助于体系架构的优势，在2015年获得高速发展的依然是固态硬盘这类新兴存储设备。相比于2014年的产品，2015年NVMe规范、PCI-E 3.0接口技术在部分高端固态硬盘上得到了应用。我们知道，以往硬盘常用的一种优化技术就是AHCI。不过AHCI是针对机械硬盘的优化标准，其中包含了诸如NCQ这样专门缩减机械硬盘寻道时间的优化方式。但对于由闪存介质组成的固态硬盘来说，其本身由NAND闪存介质带来的设备延迟大幅度降低，因此对软件和控制器的延迟控制就变得比较重要，整个优化协议需要大幅度改进。比如NVMe技术规范取消了AHCI命令执行时对寄存器的读取访问，存储设备可以直接被CPU调用，不再需要南桥转接，同样能够降低延迟，提高效率。NVMe还可以减少命令的尺寸以及I/O操作的数量，使得带宽和CPU开销能得到一定程度的节约。

　　同时，NVMe标准的另一个重点在于提升存储系统的IOPS每秒读写次数。AHCI支持存储系统一次最多执行1个队列，每个队列32条指令。NVMe标准则大幅度提升了这个数据，理论上存储系统一次最多可执行64K(64000个)队列，并且允许每个队列拥有64K的命令。AHCI支持如此少队列的原因是因为机械硬盘寻道时间非常漫长，多了也没用。但是在固态硬盘上，由于寻道时间大幅度降低，因此可以同时执行大量的操作。

　　而让固态硬盘性能更上一层楼的是，随着支持PCI-E 3.0标准，英特尔100系列主板芯片组在主板上的广泛应用，除了支持NVMe，今年中高端固态硬盘也普遍采用了PCI-E 3.0 x4接口，其带宽达到4GB/s，这也为固态硬盘性能的大幅提升创造了条件。在今年首先支持NVMe、PCI-E 3.0 x4技术规范，并大量上市的消费级产品就是英特尔的750系列固态硬盘，其连续传输速度突破2GB/s，随机4KB QD64更轻松突破30万IOPS。而以往的消费级PCI-E SSD往往只能达到约1GB/s左右的连续传输速度，随机4KB QD64 IOPS也仅仅在10万IOPS出头。同时其他厂商也推出了类似产品，如采用MARVELL 88SS1093原生NVMe主控的威刚IM2P3768N SSD，其连续读写传输速度可达到最大3000MB/s。宇瞻的同类产品则拥有高达2500MB/s的连续读取速度，以及1200MB/s的连续写入速度。可以看到，NVMe、PCI-E 3.0技术的应用让消费级PCI-E SSD的性能获得了很大的提升。根据业内的发展趋势来看，预计在2016年，还会有更多高端固态硬盘会普遍采用这两种新技术。

　　突飞猛进 移动存储设备速度逼近1GB/s

　　同时，移动存储设备的性能在2015年也获得了很大提升。这一方面得益于大量移动存储设备开始采用固态硬盘作为存储介质，使得USB 3.0移动存储设备的连续传输速度普遍可以提升到400MB/s，随机4KB传输速度由以往的不到2MB/s，提升到约40MB/s左右。另一方面则得益于今年的主板新品开始板载USB3.1主控芯片，并在主板上提供USB 3.1接口。与USB 3.0相比，USB 3.1的标准接口带宽达到了10Gb/s，一些采用英特尔主控设计的USB 3.1接口带宽甚至能达到16Gb/s或32Gb/s。相对于接口带宽仅仅4Gb/s的USB 3.0接口来说，USB 3.1将为移动存储设备性能的提升创造了条件。而为了有效发挥出USB 3.1的性能，一些厂商也开发出了相应的US B3.1移动存储设备。为保持较小的体形，这类存储设备往往采用mSATA固态硬盘作为存储介质，而为了获得强悍的性能，这类设备里往往会内置两块mSATA固态硬盘，并组建RAID 0磁盘阵列。根据我们的测试，USB 3.1移动存储设备的最大传输速度可以达到990MB/s的水平，已逼近1GB/s大关。不过稍显遗憾的是，USB 3.1存储设备在2015年主要还是作为测试、工程样品给少量媒体、玩家试用。预计在2016年，USB 3.1移动SSD将会大量上市。而对于闪存盘、读卡器这些普通存储设备来说，由于内部存储性能的限制，USB 3.0仍将是其主要的接口标准。

　　突飞猛进 存储设备成本下降

　　除了在性能上的迅猛提升，在2015年，主流存储设备的价格也获得了明显降低。闪存存储方面，在2015年，每个存储单元可存储3比特数据的TLC闪存颗粒进一步走向成熟。包括三星、闪迪、OCZ、美光在内的多家存储厂商开始大量采用TLC颗粒作为主流产品的存储介质。而在搭配基于LDPC改进而来的纠错技术后，TLC固态硬盘产品也能拥有120TB～240TB的标称可写入量。对于每日写入量往往不到20GB的普通用户来说，这已经能满足他们对存储设备的寿命要求。而最为关键的是，生产TLC颗粒的所需晶体管数量较MLC颗粒可以节约1/3，因此这类固态硬盘的价格较以往产品有明显降低。其480GB产品的价格往往不到千元，而240GB产品的价格则控制在400元以内，有力促进了固态硬盘的全面普及。

　　相比而言，资料显示，机械硬盘在2015年的销量的确仍在下滑，但机械硬盘的大容量、稳定可靠的特性却仍是它独有的优势。在2015年，通过采用HelioSeal氦气充装技术、SMR叠瓦式磁记录技术，日立HGST推出了全球首款容量达10TB的机械硬盘。而在市场上，虽然10TB机械硬盘暂时未上市，但6TB机械硬盘产品的接受度却得到大力提升。这些6TB机械硬盘产品主要仍基于看似老旧的“空气充填式+垂直磁记录技术”设计，但由于技术非常成熟，它们均拥有不错的性能与价格。在2015年年末，消费者已可以用不到2000元的代价买到拥有7200RPM转速、128MB缓存的6TB机械硬盘，而主流3TB机械硬盘的价格更下调到普遍不到700元。

　　2015 存储设备飞跃的开始

　　除了产品上的进步，在2015年一些跨时代的新型存储技术也相继问世，如英特尔联手美光发布的3D XPoint的非易失性存储器技术。根据其官方资料显示，未来采用这一技术的存储设备拥有超过NAND闪存1000倍的性能，使用寿命也将延长达1000倍，同时其存储密度也提升了10倍。因此对于存储设备来说，2015的确是飞跃的一年，各种高性能产品、新形态产品、新型存储技术问世，而且更重要的是，这次飞跃只是刚刚开始，在接下来的2016、2017年，存储设备还将带来相当令人期待的进步。

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　　突飞猛进 多形态移动存储设备问世

　　随着智能手机、平板的高速普及，在2015年，为这些平台设计的配套移动存储设备也获得了很大的发展。以存储厂商闪迪科技的产品为例，在2014年，他们推出的移动存储设备以采用Micro USB接口的闪迪至尊OTG USB闪存盘为主。而在2015年，闪迪首先推出了至尊高速OTG USB 3.0闪存盘，除了保留Micro USB接口外，其Type-A接口还采用了更为先进的USB 3.0接口设计，最大连续传输速度接近130MB/s，可以大幅缩短闪存盘与PC端数据交换的时间。同时，闪迪还于2015年在市场上率先发布了专为苹果iPhone、iPad研发的欢欣i享闪存盘。通过Lightning接口与配套的iXpand Sync APP，即便是封闭的iOS系统也能播放这款闪存盘内的音乐、视频文件，并可将苹果设备内部的文档备份到闪存盘上，实现简单扩容。

　　而在2015年，对于移动存储设备来说的另一大热点就是正反都能插的Type-C接口。这一插拔方便的接口在MacBook、乐视、ZUK、小米等部分新款手机上得到了应用。为此闪迪也迅速响应，推出了配有Type-C、Type-A双接口，具备OTG功能的至尊C型USB 3.0闪存盘，以实现同这些设备的无缝连接。而对于拥有Micro SD插槽的移动设备，闪迪也继续发力，在2015年推出了容量高达200GB，可以拍摄20个小时全高清视频的至尊高速microSDXC 200GB存储卡。总体来看，由于移动平台种类、接口繁多，规格、操作系统各不相同，存储厂商需要推出多种存储设备才能满足不同用户的需求。因此为了简化家庭用户的使用，在2015年年末，闪迪还推出了其新一代欢欣畅享无线闪存盘，借助无线技术，它是一种跨平台设备，可同时支持iOS，安卓，Mac以及PC多种平台。不同平台的移动设备通过欢欣畅享APP即可无线连接闪存盘，以进行多媒体播放、文档备份等工作，并支持三台移动设备同时连接该闪存盘，让一家人可以更方便地实现资源共享。

　　年度重点产品：希捷企业级海量8TB硬盘

　　如今一款大型游戏的容量最少都在10GB左右，包括高清电影对于存储容量也有着越来越高的要求。因此，大容量机械硬盘正在逐渐成为用户装机的刚需。而凭借着SMR叠瓦式磁记录技术，希捷推出了一款全新的8TB机械硬盘—Enterprise Capacity 3.5 HDD v5。

　　SMR叠瓦式磁记录技术最大的特点在于缩小了磁轨间的保护距离，允许磁轨互相重叠，就像屋顶的叠瓦，从而在不缩小磁头的前提下大大提高了存储密度。得益于此，这款希捷8TB硬盘采用了六碟装，其单碟达到了1.33TB。它拥有6Gb/s SATA和12Gb/s SAS两种接口版本，并采用了256MB缓存，随机读写性能相比上一代Enterprise Capacity 3.5 HDD v4提升了100%。特别是对于数据处理要求较高的用户来说，Enterprise Capacity 3.5 HDD v5的大容量与高性能都能带来非常优秀的使用体验。

　　当然，这也是一块安全、全面的8TB硬盘，它不仅支持RAID重建技术，还能与多个希捷应用软件相配合。PowerBalance能在随机读写环境中有效降低功耗；Seagate Secure采用即时安全擦除技术，确保静态数据的安全；Seagate SeaTools则提供了硬盘自检功能，确保硬盘的实时状态且最大限度降低拥有成本。可以说，无论是从容量、性能、安全、功能等多方面看，希捷Enterprise Capacity 3.5 HDD v5都堪称是2015年上市的机械硬盘中的最强者。

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