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rSLC技术

什么是rSLC技术?


rSLC技术,是恒成芯兴在其部分科美固态硬盘中使用的用来延长Nand Flash寿命的一种独特的技术。

通常而言,延长SSD的固态硬盘的寿命的技术很多。Wear Leveling技术目前已经非常成熟,对SSD固态硬盘的寿命增加没有多少空间了。因此不予单独介绍。

而rSLC技术可以使得普通MLC的寿命增加5倍,可靠性也显著提高,接近eMLC和SLC,而成本仅有小幅度增加,从而为客户提供了一种绝佳的解决方案:高性能,高寿命,高可靠性,低成本,帮助客户在性能,可靠性,寿命和成本方面,获得绝佳的平衡。

和科美固态硬盘所使用的其他延长寿命的技术一起,科美固态硬盘将显著的提高客户的投资回报。

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此外,rSLC技术可以将数据安全性、可靠性提高一倍以上。

 

为什么SSD固态硬盘需要寿命延长技术?


一、Nand Flash寿命有限

Nand Flash的寿命是极其有限的。目前,SLC的可擦写次数在100K,MLC的可擦写次数为1K到3K,而TLC的寿命仅仅有500次。

二、Nand Flash的特性导致写放大效应,显著缩短了SSD固态硬盘的寿命

作为SSD固态硬盘的存储芯片,Nand Flash的读取和擦除的最小单位不一致,通常会导致实际写入的数据量远远大于主机端请求的数据量,特别是SSD固态硬盘在实际使用中的更是如此。这个现象,业界称之为“写放大”效应。

写放大系数,因不同厂商的主控芯片和固件不同,差别很大,一般常见的写放大系数在4~100,甚至更高,从而将Flash原本的寿命——假设是3000次——使用寿命等同于750次到30次!

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通常SSD固态硬盘使用那些延长寿命的技术?


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一、Wear Leveling均衡擦写技术

均衡擦写的原理是,让SSD所有的Nand Flash页,都尽可能的使用相同的擦写次数,防范部分区域的大量擦写导致寿命耗尽,大面积坏块出现,从而导致整个SSD损坏。

这项技术非常成熟,几乎每一家方案都会使用,而且效果不错。

二、高页/低页技术

MLC Nand Flash的每一个物理页,存放了两个逻辑页。通常,这两个页被称为高页/低页,或者是快页/慢页。

如果仅仅使用物理页中的高页,也就是快页,那么,MLC就会展现出和SLC相同的特性:寿命可以从30K上升为100K,性能也有提升。部分厂商会使用这一技术。

这一技术的弊病之一,也是限制它广泛使用的原因是,这样做会导致写放大系数急剧上升,反过来抵消提高的寿命和性能,甚至降低到比正常使用还低的水平。

这个技术的弊病之二,是MLC Nand Flash的容量,只能被使用一半,导致成本翻倍。

三、WAR写放大降低技术

常见的写放大系数在4-100左右,如果是使用激进的垃圾回收策略的方案(其特征为性能能够持续的保持在非常高的水平,几乎不下跌,但是具备这个特征不一定使用了激进的垃圾回收策略),这个数字还可能继续增大。写放大系数极大的损失了Nand Flash的寿命。

因此,某些厂商会设法降低写放大系数,从而达到延长SSD寿命的目的。

四、rSLC技术

作为SSD固态硬盘的存储芯片,Nand Flash的寿命与ECC能力密切关联。ECC纠错能力的提高,可以显著的提高Nand Flash的寿命。

以色列公司Anobit,以及韩国公司LAMD,均声称能够以自己的技术(包含ECC),将普通Nand Flash的寿命显著提升。Anobit称之为信号处理技术,LAMD称之为eBoost技术,而其他厂商也有自己的命名。其内核都包含ECC技术。

其中,Anobit声称,他们的技术可以将普通3000次寿命的MLC的寿命延长到50000次,相当于提升了17倍!

rSLC技术,是一种依靠加强ECC能力,提高精选MLC Nand Flash的技术。通常认为,借助ECC,ECC纠错能力提升一倍,SSD固态硬盘寿命提升5-20倍作用。

rSLC技术的优势在于,容量不会减少,不会显著提高成本,不会导致写放大系数上升,可靠性提高。

rSLC技术的劣势在于,只限定在特定的产品上应用。

五、信号处理和迭代数据回复技术

这些技术的手段,则是对常规情况下的Nand Flash的坏块,进行数据恢复和激活的技术,具体办法是不断的尝试调整Nand Flash 存储单元的参数后读取或者写入数据。

这些技术能够有效地延长Nand Flash的寿命,但是其代价也很昂贵——性能的损失。由于读取数据需要不断尝试,所以会造成性能的下降和不稳定。

通常,这些技术不会单独使用,都是混合使用的。

 

 

rSLC常见问题


 

rSLC技术能够将寿命提高多少?

目前没有明确的答案,通常认为,rSLC技术可以将MLC的寿命提高5-20倍。但需要提醒的是,这一数据仅供参考。原因是:

第一,rSLC技术不会单独使用,单纯rSLC在寿命提高中的作用的评估比较困难;

第二,rSLC技术的效果,目前并没有发现一个上限。在已经应用的技术中,如Anobit,LAMD等方案上,均能提高17倍~50倍。

 

rSLC技术会不会造成成本上升或者性能下降?

成本方面,rSLC技术不会造成明显上升。和其他技术,如高页/低页技术导致成本翻倍的情况相比,几乎是可以忽略不计的。

性能方面,rSLC技术不会造成明显下降,几乎可以忽略不计。

 

rSLC技术这么好,为什么不是所有厂商广泛使用?

rSLC技术的应用,需要一定的技术能力。

此外,能够应用rSLC技术的产品,对容量,固件,Flash等,冗余空间有一定的限制,对性能也有少许影响,并不是适合每一种场合。

或每一种产品。

 

借助rSLC技术,Nand Flash寿命是不是可以无限制提升?

目前这一方面还没有定论。部分公司的实践证明,rSLC可以大幅度提升SSD固态硬盘的可靠性和寿命。