SSD-技术知识及产品生产工艺-精选课件.ppt

1、简介什么是SSDSSD的应用概述SSD硬盘的优点硬盘的优点SSD硬盘的缺点硬盘的缺点SSD故障检测办法故障检测办法SSD硬盘组成结构硬盘组成结构SSD硬盘各种接口的应用领域硬盘各种接口的应用领域PCIE 2TB固态硬盘加速卡SSD生产流程目录DOM：文档对象模型（Document Object Model，DOM），这是一个来自W3C的成熟标准。SSD：固态存储技术（Solid State Disk）基于闪存的SSD：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种摸样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。这种SSD固态存储器最大的优点就是可以移动，而

2、且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。什么是SSDSSD的应用的应用-DOM目前工厂的DOM是采用SMI先进的主控和采用nand Mlc的闪存，SSD采用JMF Sandferce 等先进主控，其系列结合了两种环境下的应用，其中之一是工业标准，另一是商业标准。工业标准的温度范围是（-40 85 ）商业标准的温度范围是（0 70 ）。ATA/ide技术结合两种类型的接口，40pin和44PIN。前者主要适用于个人电脑和普通工业控制主板，而后者则是用于笔记本电脑。40pin DOM需要额外的电源输入，由电脑输出，而44PIN DOM则不需要额外的电源输出，

3、由IDE接品直接供给电压。除了流行的个人电脑产业，dom的系列，可用于许多领域，例如：1、工业控制系统2、数据存取系统3、嵌入式系统4、电信系统5、路由器，网关，终端供应商6、集箱7、词性（销售点）8、投票机 固态存储的性能与节能表现如此优秀，许多行业应用已经开始呼唤这项存储领域的崭新革命，一些厂商也在该领域做出了不懈的努力与尝试。随着人类进入云计算、物联网时代，给SSD带来了巨大的商机。未来，SSD除了在传统的工业、军事、航天、行业应用外，在消费电子(超级本）、云服务器、嵌入式设备、安防、节能减排、企业存储等领域也将有着广泛的市场需求。如倍受关注的物联网，将各种信息传感设备，如RFID装置、

4、红外传感器、GPS系统、激光扫描其等装置与互联网结合起来，形成一个巨大的传感网络。2019年将会有150亿台接入互联网的嵌入式设备，而每台设备都具有智能化的功能。客户基于自己的项目需求对电子盘要求也是多种多样的，为了满足嵌入式设备行业多样化需求，各大SSD厂家要根据客户实际情况，为客户订制特殊结构尺寸的IDE、USB、SATA、PCI-E等接口的固态存储设备。同样，在近来火热的云计算应用中，服务器端必须同时肩负应用程序的处理与客户端的存取需求，如何在合理的成本之下，利用SSD来改善服务器的存取效率，满足客户端的存取需求，就成为包含云计算服务供货商与服务器制造商，必须要了解的课题。尤其针对云计算

5、应用的精简终端，未来仍需要如固态硬盘(SSD)之类，可进行快速反应、节省功耗的储存储存设备。、最新的intel的Z68芯片组,搭配SandBridge的CPU可以支持SRT技术，让你操作系统跑的更快。SSD的应用的应用-SSD SSD固态硬盘的优点固态硬盘的优点一、固态硬盘与普通硬盘比较，拥有以下优点：一、固态硬盘与普通硬盘比较，拥有以下优点：1.启动快：启动快：没有电机加速旋转的过程。2.读取延迟小：读取延迟小：不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。根据相关测试：两台电脑在同样配置的电脑下，搭载固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载传统硬盘的笔记本总共用了31秒，两者几乎有将

6、近一半的差距。3.碎片不影响读取时间：碎片不影响读取时间：相对固定的读取时间。由于寻址时间与数据存储位置无关，因此磁盘碎片不会影响读取时间。4.写入速度快：写入速度快：基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。5.无噪音：无噪音：因为没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝。某些高端或大容量产品装有风扇，因此仍会产生噪音。6.发热量较低：发热量较低：低容量的基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低，但高端或大容量产品能耗会较高。7.不会发生机械故障：不会发生机械故障：内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动。这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常

7、使用，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。8.工作温度范围更大工作温度范围更大：典型的硬盘驱动器只能在5到55范围内工作。而大多数固态硬盘可在-1070工作，一些工业级的固态硬盘还可在-4085，甚至更大的温度范围下工作（e.g:RunCore军工级产品温度为-55135）。9.体积小重量轻：体积小重量轻：低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。但这一优势随容量增大而逐渐减弱。直至512GB，固态硬盘仍比相同容量的普通硬盘轻。10.抗震动：抗震动：比起传统硬盘，固态硬盘抗震能力要强很多，使得数据能更加安全地保存。SSD固态硬盘的优点固态硬盘的优点SSD

8、固态硬盘的缺点固态硬盘的缺点一、固态硬盘与传统硬盘比较，拥有以下缺点：一、固态硬盘与传统硬盘比较，拥有以下缺点：1.成本高：成本高：单位容量价格是传统硬盘的510倍（基于闪存），甚至200300倍（基于DRAM）。2.容量低：容量低：目前固态硬盘最大容量远低于传统硬盘。（美国公司Foremay推出了EC188M系列固态硬盘2TB。）传统硬盘的容量仍在迅速增长，据称IBM已测试过4TB的传统硬盘。3.易受外界影响：易受外界影响：由于不像传统硬盘那样屏蔽于法拉第笼中，固态硬盘更易受到某些外界因素的不良影响。如断电（基于DRAM的固态硬盘尤甚）、磁场干扰、静电等。4.写入寿命有限：写入寿命有限：写入

9、寿命有限（基于闪存）。一般闪存写入寿命为1万到10万次，特制的可达100万到500万次，然而整台计算机寿命期内文件系统的某些部分（如文件分配表）的写入次数仍将超过这一极限。特制的文件系统或者固件可以分担写入的位置，使固态硬盘的整体寿命达到20年以上。SSD固态硬盘的缺点固态硬盘的缺点5.数据难以恢复：数据难以恢复：数据损坏后难以恢复。一旦在硬件上发生损坏，如果是传统的磁盘或者磁带存储方式，通过数据恢复也许还能挽救一部分数据。但是如果是固态存储，一但芯片发生损坏，要想在碎成几瓣或者被电流击穿的芯片中找回数据那几乎就是不可能的。当然这种不足也是可以牺牲存储空间来弥补的，主要用RAID 1来实现的备

10、份，和传统的存储的备份原理相同。由于目前SSD的成本较高，采用这种方式备份还是价格不菲。SSD故障检修故障检修1.首先确认产品的外部环境是否正常,这个可用一个好的产品来开卡测试判别,如好的开卡正常,说明外部环境没有问题,如果所有产品都通不过,测试环境可能有问题.主要注意以下几个方面:1.1 连接排线和插座接触是否良好?1.2 5V的供电电源有没有接反或接错?1.3 IDE的接到DOM板上的两排插座左右顺序有没有接反?2.PCB和焊接问题,检查产品上的芯片方向是否有焊反,短路,开路的现象?PCB板本身有没有短路,开路和接地的问题?3.上面两个步骤都没问题了之后,产品接好通电检查,以下几个方面:3

11、.1 芯片的温度是否有发烫?3.2 板上的几个电源(VCC=5V,FOUT=3.3V,COUT=2.5V)是否正常?3.3 用示波器测量在上电过程中,芯片的时钟振荡是否起振?XTALC,XTALR,XTALIN这3个管脚应有XXMHZ左右的振荡波形出现.3.4 用示波器测量在上电过程中电源监控芯片工作是否正常,在其VOUT的输出端在上电过程中应有一个竖直的上升沿出现.4.以上硬件测试正常后,在DOS下键入开卡命令(注意命令要正确,是IDE1还是IDE2槽,不能搞错),观察是否能够正常开卡.如果不能开卡,按以下步骤逐步检查:4.1 拆下DOM板上的FLASH芯片,再次键入开卡命令,观察是否有UN

12、KNOWN ID:0000的信息出现,如有,说明主控芯片和IDE接口这边的正常,并且主控芯片已经工作.如果没有这个信息,则需重新检查硬件,或者更换芯片判别.4.2 若已经找到主控芯片,则将刚才的FLASH进行清空(或换成新的空的FLASH)后,焊上FLASH后,再次开卡,观察能否成功,4.3 检查DOM盘是否跳到了MASTER的位置,只有在MASTER的时候,才能正常开卡.SSD硬盘组成结构硬盘组成结构 基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别，其内部构造十分简单，固态硬盘内主体其实就是一块PCB板，而这块PCB板上最基本的配件就是控制芯片、缓存芯片和用于存储数据的闪存芯片。目前市面上比较常见的

13、固态硬盘有Indilinx、SandForce、JMicron、Marvell、Samsung以及Intel等多种主控芯片。主控芯片是固态硬盘的大脑，其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，二则是承担了整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA接口。不同的主控之间能力相差非常大，在数据处理能力，算法，对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同，直接会导致固态硬盘产品在性能上差距高达数十倍。主控芯片旁边是缓存芯片，固态硬盘和传统硬盘一样需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理。除了主控芯片和缓存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NAND Flash闪存芯片了。NAND Flash闪存

14、芯片又分为SLC（单层单元）和MLC（多层单元）NAND闪存。SSD硬盘各种接口的应用领域硬盘各种接口的应用领域SATA III SATA III 固态硬盘(SSD)基于高可靠性和高性能的处理器设计，具有优异的持续读写性能及随机IOPS性能，充分发挥SSD强大效能，打破SATA III在机械硬盘上传输速度上的瓶颈。控制器独特的DuraWriteTM数据写入极大地延长了闪存的使用寿命，同时具有AES数据机密技术能保证数据的安全性，RADIO 能让用户轻松的组建磁盘阵列功能，获得更高的性能。工作的温度：0 +70；最大的读写速度：500/480MB/s 。应用领域：应用领域：用于笔记本电脑，工业电

15、脑，网络计算机、通讯设备、网络路由器设备、POS机、嵌入式设备、自动化设备、工业电脑领域、军工/航天设施、医疗设备、游戏机等设备。外形尺寸外形尺寸：7*69.8*100mm。MSAT应用领域：应用领域：戴尔M5400 Dell 6500、联想Y系列/T系列/W系列等设备。外形尺寸外形尺寸：3.6*30.1*51mm 。工作的温度工作的温度：0+70。2.5 SATA(II):应用领域应用领域：所有笔记本及SATA接口的设备，网络计算机、通讯设备、网络路由器设备、POS机、嵌入式设备、自动化设备、工业电脑领域、军工/航天设施、医疗设备、游戏机、服务器、军工、发烧友专用SSD等。外形尺寸外形尺寸：

16、9.5*69.8*100mm；工作的温度工作的温度：0+70。1.8 Micro SATA：应用领域应用领域：工业设备、高端平板电脑行业、MicroSATA接口笔记本等。外形尺寸外形尺寸：5*54.4*78.3mm；工作的温度工作的温度：0+70。2.5 1.8 PATA:应用领域应用领域：IBX X40/X41/X41T，工业电脑、服务器及PATA接口的笔记本及其他设备。1.8外形尺寸外形尺寸：6.5*60*70 mm;工作的温度：0+70;2.5外形尺寸外形尺寸:9.5*69.8*100.2mm;工作的温度：0+70。SATA Mini PCIE：应用领域应用领域：所有SATA Mini

17、PCIE接口笔记本/平板电脑及其他设备。外形尺寸外形尺寸：30 mm*50 mm and 30 mm*70 mm；工作的温度：0+70。SSD硬盘各种接口的应用领域硬盘各种接口的应用领域SSD硬盘各种接口的应用领域硬盘各种接口的应用领域PATA DOM（44PIN、40PIN）：Disk On Module是一种设计以取代传统IDE机械硬盘的高性能、嵌入式的闪存盘。主要是用到一些老的主板上面，提升设备的性能。它的特点是尺寸比较小，安全，可靠。DOM 盘有一个小型的控制芯片管理固件，通过标准的IDE，SATA,USB接口传递数据，无需额外的主机软件。DOM工作在5V电压，它提供了可扩展性的新功能

18、如更有成本效益的设计，更好的性能，提高了可靠性，使它非常适用于嵌入式存储领域。PATA DOM支持标准的ATA/IDE协议，高达PIO Mode-4,Multiword DMA Mode-2 和 Ultra DMA Mode-6，兼容市场上所有的主流操作系统，如微软的Windows 系列、Mac操作系统，和Unix版本。应用领域应用领域：网络计算机、通讯设备、网络路由器设备、POS机、嵌入式设备、自动化设备、工业电脑领域、军工/航天设施、医疗设备、游戏机等.44PIN;外形尺寸:59.4*6.8*23.5mm；工作的温度：0+70。40PIN;外形尺寸：59.4*6.8*23.5mm；工作的温

19、度：0+70。SSD硬盘各种接口的应用领域硬盘各种接口的应用领域SATA DOM：Disk On Module是一种设计以取代传统IDE机械硬盘的高性能、嵌入式的闪存盘。主要是用到一些老的主板上面，提升设备的性能。它的特点是尺寸比较小，安全，可靠。DOM 盘有一个小型的控制芯片管理固件，通过标准的IDE，SATA,USB接口传递数据，无需额外的主机软件。DOM工作在5V电压，它提供了可扩展性的新功能如更有成本效益的设计，更好的性能，提高了可靠性，使它非常适用于嵌入式存储领域。PATA DOM支持标准的ATA/IDE协议，高达PIO Mode-4,Multiword DMA Mode-2 和 U

20、ltra DMA Mode-6，兼容市场上所有的主流操作系统，如微软的Windows 系列、Mac操作系统，和Unix版本。应用领域应用领域：网络计算机、通讯设备、网络路由器设备、POS机、嵌入式设备、自动化设备、工业电脑领域、军工/航天设施、医疗设备、游戏机等。外形尺寸：59.4*6.8*23.5mm；工作的温度：0+70。PCIE 2TB固态硬盘固态硬盘 加速卡加速卡 PCIE固态硬盘加速卡，此款产品主要应用于服务器、高端平台等对速度、容量、安全稳定要求苛刻的环境；最大容量可以达到2TB,读写速度将是目前市面SATA3.0固态硬盘的倍数级，IOPS值也将突破极限。SSD常见术语的简单介绍常

21、见术语的简单介绍1.写入放大（WA）：因为闪存的原理必须要先擦除才能写入，故在执行写入操作的同时将反复的移动用户数据。这一系列的编程操作对闪存的P/E磨损，即可称其为写入放大。别看只是这一句简单的描述，实际在SSD内部，这种编程操作是极为复杂的。2.垃圾回收(GC)：SSD内部，闪存颗粒间移动，合并，删除数据的一系列操作简称GC。热门的TRIM技术，运作的最终的一步就是执行GC。3.预留空间（OP)：一级OP由厂家预留，二级OP由文件系统预留和分区预留。预留空间（OP）的作用是提高GC的可执行效率。增加可供GC的闪存单元，减轻磁盘在处于满数据量和高负荷状态下时GC所造成的负面影响。这一点，简单

22、的说就是让SSD在工作状态下能够有足够的空白空间供替换。在极端情况下（长时间持续变态数据写入，全盘100%数据时）GC运行的最低保障。4.磨损平衡（WL）：SSD内部为闪存NAND的阵列，做为raid下的共同体，如果其中一块NAND先挂了，整个盘就废了。所以必须保证每一个NAND颗粒都能够在同一时间达到P/E的消耗值。尽管磨损平衡（WL）会增加写入放大，为了全局，也只能所有块相互分担一些，才能保证SSD所有颗粒P/E寿命同时终结。5.TRIM：TRIM是一则ATA协议指令，由操作系统发出“该文件已删除”的命令到SSD，再由SSD内部定位并标记该NAND块数据位置为无效，最后就由GC回收掉。个人认为，TRIM仅做为增强GC执行效率的一种机制，能尽可能的保持SSD性能不下降或减慢下降速度。（还是重申下，SSD会随着存储构架的改变而产生性能浮动）TRIM的支持需要以下三要素：能够发送TRIM ATA指令的操作系统（Windows 7&2019 R2及以上系统）能够传输ATA指令的驱动（截止目前位置，AMD驱动、intel RST驱动、微软默认驱动均可）能够执行ATA指令的主控及固件（当前主流的全部支持）6.Secure Erase Secure erase实质上是一则ATA安全擦除命令，用户清除磁盘上的所有数据。这则命令可以理解为主控的返厂状态命令。SSD生产流程 THE END