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SSD性能摩尔定律的终结

随着摩尔定律的终结和量子效应的出现,固态硬盘的收益正在减少。多层和每个单元更多的位是临时修复,但两者都有缺点。

摩尔定律在过去50年里一直保持稳定,但专家们认为,晶体管正在达到最小的实际尺寸,不能以相同的速度继续发展。许多专家预测摩尔定律将终结,但到目前为止,制造商已经找到了延续这一定律的方法挤出性能增加

在讨论cpu和其他电子设备时,经常提到摩尔定律的终结。摩尔定律(Moore’s law)是由英特尔(Intel)联合创始人戈登•摩尔(Gordon Moore)在1965年首次提出的。该定律指出,每隔12至24个月,cpu的晶体管数量就会增加一倍,从而提高性能。自那以后,它已扩展到其他技术。

在存储方面,硬盘经历了类似的创新,在不增加磁盘大小的情况下提供更好的存储密度,包括垂直记录和其他方法,将更多的位压缩到磁盘上,并将更多的磁盘装入相同大小的盒中。

解决量子效应

使用闪存的固态硬盘正接近摩尔定律的终点,收益正在递减。

然而,使用闪存的固态硬盘正在接近摩尔定律的终点,收益正在递减。当蚀刻过程移动到25纳米以下时,量子效应开始造成更多的错误。这就需要更多的纠错代码,这就需要控制器中更多的处理能力,从而产生更低的速度和更高的成本。制造商通过使用多层闪光来暂时解决这个问题,这又回到了25纳米工艺,使用多层而不是最初的单层。

随着层数从24层增加到48层、56层甚至96层,容量在几年内迅速增长了近100倍。但是,除非量子效应的原始问题得到解决,否则这也有一个收益递减的点——256层可能是可行的,但最终,散热和其他问题将抑制高度的增长。

解决这个问题的另一个尝试是增加每个单元的位数.原来的闪存电池只存储一位,被称为单层细胞.下一个单元有两个比特,称为a多层次的细胞.下一个存储每个单元3位,被称为triple-level细胞,最近的一个发展是quad-level细胞,每个单元存储4位。

增加每个单元的比特数的好处是可以大大增加容量。缺点是它增加了复杂性,并减少了每个细胞的寿命在擦除周期。

NAND闪存技术比较

SSD边缘

一个ssd优于硬盘驱动器ssd和cpu一样,都遵循摩尔定律。另一方面,hdd是具有机械限制的机械设备,也限制了记录磁盘上每个比特的点的最终密度。读/写磁头的大小,磁头可以做的最小运动的限制,磁盘旋转每分钟转数的准确性,以及许多其他因素都会影响硬盘驱动器的理论最大容量。有一个指标很容易理解:从2007年到2017年,hdd的容量从1tb增加到12tb,而ssd的容量从64gb增加到64tb。

很难说未来会怎样。专家们一直在预测摩尔定律的终结,而工程师和科学家们仍在继续寻找保持它有效的方法。也许有人会发现一种方法,利用电子层来记录每个原子的多个位元,或者找到一种方法来改善量子效应。科学家们使用DNA,理论上每克可以存储215 pb,尽管访问速度和可靠性仍需要大幅提高,以使这种方法适合于数据中心。

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