1.02.2012

所有Intel颗粒品质都好?对采用Intel颗粒的SSD品质的质疑

Intel和美光的闪存合资企业IMFT创建于2006年1月,主要生产NAND闪存,其首个制造工厂位于犹他州Lehi地区,目前Intel和美光的25nm工艺闪存主要是从这里和在新加坡今年刚投产的IMFS工厂制造。(IMFS主要负责亚太市场)
如图,IMFT生产的晶元,49%销售给Intel,另外51%则归美光。


IMFT 25nm生产厂位于犹他州一个背靠山脉的平地上

工厂结构图

操作间都是采用倒吸风式设计,以保证环境始终保持无尘净化间保持最高的微尘级别。

搬运和自动装载晶圆的Front Opening Unified Pod (FOUP)

在300mm采用25nm技术光刻出的NAND闪存芯片。25nm NAND闪存芯片使用沉浸式光刻技术,内核面积167平方毫米,容量8GB(64Gb),每单元容量2比特(2-bit-per-cell),支持开放式NAND闪存接口ONFi 2.2,界面速度最高可达200MB/s。

此图为IMFT内的光刻室

此图为晶圆光刻时做的掩模,明显大过晶元本身

图中正在监控光刻进程

光刻完成的300mm晶圆,虽然单晶圆上的NAND芯片数量一致,但是25nm技术让单位面积的容量翻了一倍

近看25nm制程NAND闪存芯片,单个长方形为2GB,单个Die是8GB

25nm制程闪存芯片体积大小
大家都知道,任何产品都会有等级分别,例如在之前PCEVA测试美光M4的时候就曾经说过美光不符合标准的颗粒正常情况下会送到SpecTek 部门里去做第二次分拣,而拿Intel的闪存颗粒来说,它的等级是如何划分的呢?不合格的颗粒去了哪里了?下面是我了解下来的Intel闪存颗粒等级分别:


从上面2张图里可以理解为:从Intel那里流出去封装的25nm晶元肯定都不是啥好货色(非原厂标的颗粒基本是1000 P/E 以下了)。

从这这张图里可以看到:不同等级的颗粒,不光P/E不同,连出错率也是不同的。(虽然ECC要求相同)

这张图则表示:尾号为ME1的25nm颗粒,P/E均为1000,其中生产日期为11年前的,因为晶元封装时内部电路引脚没有完全连接,只支持异步模式,而生产日期为11年后的,晶元封装时内部电路引脚完全连接,可以运行在同步模式。这也解释了我们之前说的SandForce主控有厂商强制开启同步模式的问题。金士顿的HyperX系列SSD有说采用ccMLC颗粒(前几日有网友在论坛爆料说看到内部是美光颗粒,不过未经证实),而OCZ早期的有部分Vertex 3也有采用ccMLC颗粒的(ME2尾号),这些P/E都是5000的,价格也偏高,属于优质MLC颗粒。而E3 MLC颗粒,是Intel新出的品质在ccMLC和普通MLC之间的P/E 3000次的颗粒,目前有听说在OCZ REVO 3产品线上使用,因为刚生产,所以用的还不多。
首先我们先来看Intel自家的SSD系列,第一个自然是大家喜欢叫”gen3”的Intel 320系列SSD了,可见上一代X25-M Gen2多么的成功的一款产品。





上面是Intel 320 300G 内部PCB图片和主控,颗粒特写,我们都知道Intel 320相比上一代Gen 2最大的不同是增加了掉电保护电容,缓存的容量也加大了。颗粒自然是换成了新一代的25nm了,如果你看图中的颗粒特写,这是单颗16GB(QDP)的Intel L74家族的颗粒,注意尾号ME1,按照Intel自己的说法,这个P/E是1000的,被Intel用来当做SD卡,移动存储等级的颗粒,现在被用来做自家低端320的SSD,未免让我觉得比较吃惊。一开始我还真不相信,不过结合下面几点,我现在也是半信半疑了:

1. 众所周知Intel 320全系列都带冗余(XOR),比如这个300GB的容量SSD,实际颗粒是320GB的。(如图正反各10颗16GB),也就是说当其中某一个Die失效时,数据还是不会丢失。

按照Intel自己的说法,靠此法稳定性大增,虚拟演示下,5年来靠XOR完美恢复14次,反过来理解,是不是代表颗粒用的不太好呢?。(出处http://techreport.com/articles.x/20653 )

2. Intel 320发布后,“8M”门事件非常多(据我所知,在X25-M Gen1内测时候就有这个问题,所以我一再强调,此问题无法从根本解决,只是竟可能减少发生的概率,本以为加了电容会解决),这个可不是我瞎说,不然Intel也不会专门出个0362补丁来补了。从这件事上来看,如果Intel并没有非常多的改变自己的FTL层面算法,加了电容后反而更怕掉电从何说起呢?会不会是采用25nm的颗粒质量有问题呢?


3. 使用Intel SSD的朋友都会用Intel Toolbox吧,是不是发现,Intel的320系列SSD很早就可能出现重映射呢?按照我对闪存的理解,重映射是闪存质量不过关的表现,虽然有强大的ECC算法,但是很多时候还是无法纠正错误的,而且最重要一点,颗粒的出错率和P/E数有关,越到闪存寿命的后期(接近或者超过官标P/E值的时候),颗粒出现bit错误的概率会越来越多,就像P/E 1000的颗粒和P/E 5000的颗粒从一开始来讲,出错的概率就不同,更不用提大家各磨损900次后,前者接近完蛋而后者依然坚挺的时候了。(出处:http://www.xtremesystems.org/forums/)

如图,Intel 320 夸张的重映射。(12小时前105的重映射,忽然之间变成4000多,可能有个Die整个完蛋了,XOR救了这块盘)

系统开始报错,重映射5120。

继续重映射,备用区1
看看Intel 320如今的低价格,再看看Intel 710采用eMLC的价格,他们的颗粒都是从一个晶圆上下来的,区别只是内部参数的微调和等级了,果然还是像卖处理器一样,至尊版和阉割版的区别吧。
闪存小知识: 闪存有恢复期,厂商给出的P/E值是最低值,实际要高出不少,如果让闪存适当的休息,可以提高最大P/E值(通电情况下的休息),如果在超过官标P/E很多的SSD上完全断电时间稍长,那么很可能下次开机就再也点不亮了。(超过官标P/E很多的闪存漏电很快,如果由于闪存上的固件副本因为漏电造成出错,那么也就点不亮了。) (出处:http://www.usenix.org/event/hotstorage10/tech/full_papers/Mohan.pdf)
看完Intel自家的SSD,接下来我们再来看看别家的:
威刚的S511系列SSD,11年之后生产的ME1颗粒,支持同步模式,但是P/E是1000次的,也是最便宜的原厂25nm颗粒。

和威刚不同,OCZ喜欢混搭卖,比如下面:

非常好的ccMLC颗粒(ME2),支持同步模式,P/E是5000次的,比较贵。

这一块就是11年之后生产的ME1颗粒,和威刚一样了。
总结:颗粒也是分三六九等的,不要看到是intel的标就认为可以完全放心,其实intel内部也有不同等级划分。相信还有很多别的厂家在用各种各样的打磨怪颗粒,这里就不一个个说了,只要大家清楚就行。

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