了解企業驅動器的最新趨勢、高性能設備如何發揮作用以及底層NAND閃存技術進步的影響。

對于企業應用程序工作負載，固態驅動器大多取代了磁性硬盤，并且越來越成為大容量數據存儲的可行選擇。雖然出貨的HDD總數繼續超過SDD，但出貨量的交叉將在未來一兩年內發生。

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與HDD相比，SDD在吞吐量和延遲方面具有巨大優勢。然而，只要它們仍然與HDD外形和接口兼容，特別是2.5英寸小型(SFF)驅動器機箱和SATAI/O格式。然而，隨著直接連接到PCI系統總線的基于NVMe的高性能SSD在企業中變得更加普遍，這種情況正在發生變化。

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SATA輸出，NVMe輸入

Statista估計SSD的出貨量將在2021年首次超過HDD。根據ResearchandMarkets的數據，到2024年，企業閃存存儲市場的收入將以每年17%的速度增長，達到約250億美元。銷售額由四大驅動超大規模云提供商——阿里巴巴、AWS、谷歌和微軟——以及協同定位設施正在取代許多企業數據中心。

物理學很少為您提供免費的東西，因此增加每個單元的位密度的缺點是速度和耐力。

過去，閃存存儲在企業市場上與硬盤競爭的最簡單方法是采用現有的HDD物理和接口標準。直到幾年前，使用SAS和SATA接口的固態硬盤才在市場上占據主導地位。然而，在2017年底，NVMe高性能SSD的使用量激增，并超過了2018年年中出貨的SATA企業驅動器的總容量。

與SATA驅動器相比，更喜歡NVMe高性能SSD有幾個原因。它們包括：

•NVMe協議專為非易失性半導體存儲器(如NAND閃存)和下一代非易失性技術(如IntelOptane等3DXPoint)以及電阻和磁阻存儲器(如Everspin和AvalancheTechnology提供的技術)而設計。它顯著簡化了I/O協議并消除了HDD協議的其他限制。

更密集、更快的閃存

與動態RAM(DRAM)一樣，閃存通過檢測存儲單元中是否存在電荷來工作。與DRAM不同，閃存使用一種存儲結構，一旦內存芯片斷電，它就不會失去電荷。

早期的閃存設計使用由絕緣二氧化硅包圍的導電多晶硅浮柵，在數據寫入過程中通過稱為Fowler-Nordheim隧道效應的過程捕獲電子。這些平面結構多年來一直很好地服務于行業，但它們的二維結構限制了存儲單元陣列的密度。

構建更高容量閃存設備的解決方案需要進入硅襯底蝕刻3D結構，這些結構可以分層以在每個柱子上創建多個單元。這些設計與電荷存儲和絕緣材料的變化相結合，從而能夠使用電荷陷阱非易失性存儲機制。

除了在3D堆棧中分層存儲單元，今天的設備可以讀取每個存儲單元的多個電壓電平，使它們能夠存儲多于一位并增加容量。在單級單元(SLC)NAND器件中，浮動晶體管柵極被充電的單元代表零，而沒有電荷的單元代表一。

相比之下，多級單元(MLC)器件可以將三個不同級別的電荷應用于存儲門，以表示四種狀態或兩位。隨著時間的推移，工藝容差和寫入電路已經變得足夠準確，可以表示七個或更多狀態，并啟用三級(TLC)和四級單元(QLC)設備，每個單元可以存儲16個電壓電平。

物理學很少為您提供免費的東西，因此增加每個單元的位密度的缺點是速度和耐力。由于編程周期需要多個步驟，因此編程和讀取MLC、TLC和QLC器件所需的時間越來越長。類似地，位狀態之間的較小電壓容差意味著在單元無法區分位電平并因此無法使用之前，它需要較少的電荷泄漏。例如，大多數SLC設備適用于大約100,000個編程/擦除周期，而QLC設備可能只能容忍100個。

使用場景

位密度與性能和耐用性之間的權衡意味著SLC設備是寫入密集型數據庫應用程序、數據分析、深度學習模型訓練或系統引導驅動器的首選或完全需要。相反，TLC或QLC設備適用于以讀取為主的應用程序，例如文件共享和存檔。SSD耐用性通常以每天寫入填充次數指定，以指示在驅動器的使用壽命內每天可以寫入設備上每個單元的次數。

NVMe的優勢意味著企業高性能SSD現在有多種外形規格。使用U.2和U.3標準的NVMe設備具有與傳統HDD相同的2.5英寸SFF尺寸，但使用支持PCIe接口的替代引腳。M.2、PCIe卡和英特爾的EDSFF(又名Ruler驅動器)等替代品利用閃存芯片的小尺寸在緊湊的封裝中提供高容量。