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闪存卡:小肚能容的存储技术

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随着海量闪存卡的应用,超大容量闪存的推出,固态硬盘体积小、容量大、读写速度快的优势已让东芝、三星等生产厂商瞄准了闪存市场。传统硬盘的终结者是否已经出现?

搜索引擎的服务器没有硬盘会怎样?也许我们可以“百度”一下答案。事实上,“百度”的搜索服务器现在就是没有硬盘的。2008 年8 月,百度把安置在网通机房的搜索服务器硬盘全数拆除并搬运一空。8 月19 日,在纷纭猜测中,百度正式宣布取硬盘而代之的是自行定制研发的海量闪存卡。此举让它成为全球首个使用闪存(Flash Memory)技术代替硬盘并大规模商用的因特网公司。

8 月份IT 界的另一大新闻,就是容量最大的闪存的推出。由东芝推出的这款32GB 闪存是由8枚32Gbit(=4GB)的嵌入式NAND 芯片(NAND和NOR 是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。NAND flash 结构是由东芝公司在1989 年发表的。)和一个专用控制器组成。容量比旧的产品更大,而体积居然只有14×18×1.4mm 大,它将被广泛用于手机和数码相机等移动数码消费产品。

距东芝的最大容量闪存推出不过一个月,2008年9 月,三星电子向占据了美国超过三分之一闪存卡市场份额的SanDisk 提出总价达58.5 亿美元的收购要约。作为对东芝在闪存行业最具威胁的竞争对手,三星策动了公司历史上最大规模的收购计划,旨在争夺闪存市场的龙头地位。

纳米级,大刺激

“闪存价格连续下滑,再卖下去会赔钱!我现在改做石墨生意。”在上海从事闪存芯片销售近8 年的张兵这么说。可是,两个月内闪存领域三大动作,似乎在暗示闪存技术的新发展也许将成为经济增长的新刺激点。赔钱最大的闪存生产商SanDisk,近两年来利润下滑了43%,股价也从2006 年的超过60美元跌至收购前的不足15 美元。在SanDisk 的市值蒸发约90 亿美元之后,三星电子却发出了收购要约。

对于三星和东芝这样的生产商来说,或许仅仅一个纳米级的技术突破就能刺激巨大的增长。即将于2008 年第4 季度开始大量生产的东芝32GB 闪存就建立在43 纳米半导体线宽开发成功的基础上。曾在英特尔从事闪存技术开发的王先生这样解释:“大容量闪存意味着在单位体积里的存储介质更多、更密集。只要半导体线宽能做得更小,就可以造出读写更快、存储更大的NAND。”闪存芯片分两种,除了NAND,还有一种NOR 闪存芯片,主要用于存储应用程序以及操作系统。NAND 虽然稳定性较弱,不过更像硬盘,它的地址线和数据线是共用的I/O 线,类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一般。与NOR 相比NAND 容量大,易于集成,成本更低,通常被用于音乐播放器、数码相机以及移动电话。”

尽管2007 年各大闪存生产商的价格战直接影响了各级销售商的利润,在大家纷纷叫着赔钱时,SD 卡(用NAND 闪存制作的主要存储卡)协会联合主席雷克斯• 萨比却对未来充满了乐观和期待,他觉得2008 年有很多潜在的因素会像催化剂一样将推动闪存需求增长。iPhone 和其他使用4GB~16GB 闪存的多媒体手机,笔记本电脑对32GB 至128GB 固态硬盘的采用以及NAND闪存芯片在大容量音乐播放器、视频播放器、个人媒体播放器以及游戏操纵杆中的持续增长的应用都在创作着巨大的利润空间。他甚至预测:“NAND 闪存未来可能在笔记本电脑中取代硬盘。”

负责百度搜索服务器技术升级的首席科学家威廉• 张则表示,闪存的读写速度要远远优于硬盘,百度利用海量闪存卡替代硬盘,不仅可以极大提高百度搜索的服务能力和检索速度,同时也大幅降低了服务器成本。

做得更小的竞赛

事实上,仅仅在NAND 型闪存发明数年之后,它的市场规模即超过130 亿美元。它有两种应用形式,一是嵌入在产品中的闪存;二是存储卡或U 盘,用于在计算机和其他数码产品之间传输数据。

雷克斯• 萨比认为手机和数码相机是带动存储卡市场快速发展的两个最大的领域,目前在SD 卡的两个最大的市场份额仍然是数码相机和手机,其中数码相机占35%,手机占30%,随着手机的迅猛发展,手机的存储卡使用量会迅速超过数码相机。而第三位使用的市场领域,雷克斯• 萨比认为可能是MP3 或GPS 导航系统。

NAND 闪存芯片全球生产厂商只有六七家,其中东芝是NAND 闪存技术的开拓者,而三星在这一市场则后来居上。两家公司共同占据NAND 近90%的市场份额,三星在发展过程中成为NAND 闪存芯片的老大。三星之所以能在NAND 领域迅速起来也得益于此。据悉,苹果公司在全球热销的人气产品数字音乐播放机iPod 目前采用的就是三星电子公司的芯片。

随着东芝43 纳米最大容量闪存芯片的推出,东芝计划在2009 年第1 季度前,将制程技术全数转进43 纳米。届时东芝将成为全球NAND 芯片制造商里成本结构最低者,以积极应战2009 年初即将来临的淡季潮。而现在其竞争对手三星电子则停在51 纳米制程止步不前。

据张兵和其他存储器业者透露,东芝将全面性将制程技术转进到43 纳米制程。预计到2009 年初,几乎可将NAND 闪存芯片全部替换成43 纳米制程,以降低成本。届时,东芝将成为全球NAND 闪存制程技术最领先者,也是成本最低者。虽然这样的成本下降动作,不一定会增加获利,但至少可降低亏损幅度和机率。因为有了2007 和2008 连续两年的销售淡季,大家早已有了在2009 年初过一个瀑布寒冬的心理准备。

“闪”盘即“硬”盘

正当百度把服务器硬盘换成海量存储器的时候,谷歌也正在悄然动作。有消息说谷歌目前正拟将服务器换成英特尔的SSD(固态硬盘技术)硬盘,这也是一种闪存产品。让谷歌采取这一做法的原因也许是日益增多的电费开支,将传统硬盘更换成固态硬盘可以减少系统的电费开支,在数据中心里是一件非常重要的事情。

新设备将由英特尔提供,但具体的存储容量并没有提到。但各厂商都已经意识到SSD 是一个新兴具有投资潜力的市场,并且已经有像谷歌这样的公司愿意花费大价钱投入改造。然而,目前SSD 技术在数据安全方面也是有所让人担心的。

曾经在英特尔参与闪存芯片开发的王先生告诉记者:“目前的闪存芯片要取代硬盘还要克服三个困难。首先是读写寿命,普通硬盘大约可以支持几千万次,闪存经过5 万次就可能问题多多。第二是容量还是不够大,如果用目前最大的东芝32G 来凑到现在主流的250G 硬盘,需要8 个那样的闪存,让系统去选择8 个中的某一个需要的时间大约是4 个逻辑门时间,这相当于几十个纳秒,这样的损失还是蛮大的。第三就是错误率,目前最好的还是磁带介质,而硬盘介质的出错率也很低,而NAND 在多次读写之后,会越来越差,这样的性质尤其不适合存特别重要的数据。”

事实上,目前多数的业内人士认为,固态硬盘虽有取代硬盘的趋势,但最终占领市场的可能性却不大,因为生产固态硬盘的成本在目前看来仍然相对太过昂贵。

然而,IBM 却做了一个十年计划来消灭掉其自己发明的硬盘。IBM 的研究人员表示,一款代号为“Racetrack” 的产品,将使用比人的头发丝细1 万倍的纳米线来实现记录和检索数据,它的容量密度是目前硬盘技术的100 倍以上。不知道这是否也是一种闪存芯片产品,具体资料现在还未公开。