NAND闪存：寿命问题终成桎梏？

NAND闪存：寿命问题终成桎梏？

过去三年来，咨询公司和一些行业团体一直对NAND闪存在一段时间内维持大量写入操作的能力持怀疑态度，这就是我们一直所说的NAND写入极限。 而这些问题最终引发了人们对NAND闪存技术的可靠性、成本和耐用性的质疑。 尤其是NAND闪存，与固态硬盘技术的发展有关。

但问题是，写入问题真的是NAND闪存在企业应用中的限制吗？ 这对于消费市场来说并不是一个主要问题，消费市场是闪存的最大市场——手机和数字音乐播放器。 然而，随着NAND闪存进入企业市场，问题就不同了。 随着NAND闪存越来越多地应用于企业级存储产品中，这些问题的重要性逐渐显现出来。

“对于最终用户来说，NAND 写入限制并不是真正的问题，”存储网络行业协会 (SNIA) 主席兼 EMC 高管 Wayne Adams 表示。 “当你购买汽车时，最佳选择是购买燃油混合动力汽车，但你不了解所有的工程设计如何进入汽车并使汽车运行。 这与NAND技术遇到的情况有些相似。 使用工程算法来增强NAND性能，事实上，类似的技术也被用于优化使用硬盘的系统，以解决数据迁移的局限性。 在存储介质中，总会有介质的某些部分是无效的。 我们的工程师正在解决这些限制。”

目前的现状是SLC NAND普遍支持多次写入操作，而MLC NAND闪存支持的写入操作数量只有前者的十分之一左右。

通过使用各种磨损均衡 (wear-) 算法在 NAND 设备之间均匀分布损耗，制造商在其产品设计解决方案中采用 NAND 来解决写入效率低下的问题，将 NAND 的使用寿命延长至与硬盘一样，可持续三到五年，IT 决策制造商选择它是因为它可以满足他们三到五年的资产折旧周期。

这种延长NAND闪存寿命的方法因制造商和应用的不同而有所不同，但磨损均衡的总体原则是直接、均匀地写入NAND块，以最小的损耗，以保证NAND器件的均衡应用。

不久前，美光展示了一款NAND器件样品。 该样本共有 4064 个块，允许块损坏率为 2.5%。 三个文件占用50个块，每10分钟更新一次。 同时，NAND主机使用相同的200个物理块进行更新。

如果没有磨损均衡，则 10,000 个周期 x 200 个更新块/每个文件 50 个块 x 每小时 6 个文件 x 24 小时大约等于 278 天，或者不到 NAND 设备一年的寿命。

应用磨损均衡后，10,000 个周期 x 4,096 个平均使用块/每个文件 50 个块 x 每小时 6 个文件 x 24 小时大约等于 5,689 天，或者超过 10 年的 NAND 设备寿命。

SNIA 委员会主席兼 IBM 高管 Phil Mills 表示：“这确实是 NAND 闪存技术的一个特点，我们需要控制损耗来提供最佳性能并延长使用寿命。” “磨损均衡算法特定于 NAND 闪存写入。/擦除周期问题旨在使 NAND 闪存拥有硬盘驱动器的使用寿命。”

Mills认为，与其他技术相比，NAND闪存技术在写入特性方面遇到的限制并不是固有的。 “如果你需要硬盘的预期寿命为3到5年，那么驱动器的机械故障通常会导致磁盘磁头损坏的根本原因是磁头会经常接触介质并损坏数据因为离媒体太近了。” 他表示，“这类故障的发生往往很难预测，而NAND闪存完全是电子器件和半导体产品。两者的故障机制是不同类型的。你写入的数据越来越多，写入后“如果写入操作失败，NAND闪存的故障率就会增加。写入操作失败，这使得你必须在彻底失败之前采取行动。”

NAND闪存研究最活跃的领域是用于企业级计算的MLC NAND，它提供比SLC NAND大得多的密度。 尽管MLC NAND如今被用于企业计算，但它的写入能力较低。 是阻碍其应用的原因之一。 “本质上，SLC NAND是NAND闪存技术的第一代产品，每个单元只有一位。 随着技术的发展和闪存的解放运动，MLC的一个单元可以有2位、3位甚至2位。 更多单个位。 可靠性的问题在于，一旦密度增加，每比特的写入次数就会减少。 所以我们现在要做的就是找到一种方法，利用 MLC 来获得企业级的可靠性，同时还必须有方法来降低成本。”

更高的性能和更低的配置成本（例如可以用少量固态硬盘替代大量传统磁盘）是推动NAND闪存和固态硬盘发展的两大优势。 NAND闪存制造商的短期目标是让他们的固态硬盘或NAND闪存的寿命与传统磁盘驱动器相当。 这时候就用到了磨损均衡算法。 这些算法将NAND闪存和SSD的使用寿命延长至3至5年，减少了上述写入限制。 性不再是问题，但不幸的是，解决 MLC 写入限制的探索仍在继续。

“随着这些技术被市场采用，它们都会找到自己的性价比关键点和在市场竞争中的作用。我们可能会看到这些技术融入到企业的生命周期中。在管理体系中，这个体系由分层组成性能接近SSD和硬盘的存储。”

许多大型科技公司正在投入大量资源来开发更好、更便宜的 NAND 闪存技术，他们预计市场将继续增长。 主要参与者包括美光、英特尔、三星、意法半导体和东芝。 这家市场研究公司最初预计今年整个 NAND 市场将增长 30%，但由于市场疲软和供应过剩，该公司已宣布将这一预期下调至原来数字的一半。 据分析师估计，整个NAND消费市场和企业市场的总营收在50至600亿美元之间，并且由于消费水平和需求持续下降，这一水平将持续保持到2012年。

技术供应商也在研究一些其他技术，以扩展其产品的使用参数。 美光科技本周透露，与Sun 合作开发基于SLC的企业级NAND技术，并实现了100万次写入周期。 ，其写入/擦除周期高于目前市场上任何其他 NAND 技术，但两家制造商尚未公布这些技术的细节。