固態硬碟SSD儲存應用備受矚目

去年在華碩EeePC和宏碁Aspire One等低價筆電應用的推波助瀾下，以NAND Flash結合控制晶片作為儲存基礎的固態硬碟SSD（Solid State Drive），被市場高度期待為下一波儲存裝置應用的新興商機，MID、Mini-Note、UMPC等Netbook裝置，成為SSD大展身手的處女地。儘管目前全球經濟景氣前景未明，作為全球最大記憶體模組與控制IC設計聚落的台灣廠商，今年仍是積極地枕戈待旦摩拳擦掌投入SSD領域。

由於SSD硬碟單價利潤高，根據市調機構SEC Marketing預估，NAND Flash市場總值將在2010年達到80億美元，其中SSD將成為驅動NAND Flash產業成長的主要關鍵，SSD在 2006～2011年間的複合平均年成長率將達360％。另外根據Gartner、IDC、iSuppli等市調研究機構預估，2010年SSD出貨量可達658萬顆，主要以128GB容量為主，產值可達43.4億美元。iSuppli並預測，3年內SSD將取代儲存容量60GB以下的傳統硬碟（HDD），且在今年Q4之前，大約有240萬台的低價筆電將採用SSD裝置。

SSD應用領域

廣義SSD涵蓋三大領域應用

不同於HDD讀寫頭移動的機械動作，以電子儲存為基礎的SSD結合利用傳統區塊寫入抹除的方式，具備低耗電、重量輕、尺寸小、無噪音、耐震、開機速度快等特性優勢，在可攜式裝置領域應用越來越廣。廣義而言，SSD不僅侷限於2.5吋或1.8吋標準規格、以PATA、SATA或SATAⅡ作為訊號傳輸介面、結合多顆NAND Flash的硬碟裝置，從市場應用以及台灣廠商發展動態來看，只要是整合控制IC以及NAND Flash的記憶體模組設計，因應市場需求採用多樣化的介面，均可被歸類為SSD範疇。這也是為何無論是從市場或是廠商角度來看，多數把SSD應用認定為涵蓋工業電腦或自動化系統、網通和伺服器；Netbook或低價筆電；以及嵌入式NAND Flash記憶體模組（亦即嵌入式小型SSD模組）等三大領域的緣故。

《圖一　整合控制IC以及NAND Flash的記憶體模組設計非常多樣豐富，廣義來看均可歸類於SSD範疇 》 資料來源：群聯電子（PHISON）

SSD三大領域應用各具特色

SSD應用先從工業領域的工規產品開始崛起，主要以高速大容量儲存的伺服裝置、工業電腦和工廠自動化系統、以及航太與軍事網通設備為主，工規SSD講究穩定、耐震、快速回應，所以此類SSD絕大部分採用SLC（Single-Level-Cell）儲存顆粒架構。而在嵌入式記憶體模組或是硬碟裝置等消費電子應用端時，大部分採用MLC（Multiple Level per Cell）架構。一般而言SLC製程的SSD會比MLC SSD價格高，具備讀取速度快、壽命長且耐震的特性，單價較低的MLC製程的SSD多應用於儲存資料少搬動且不追求高速的產品中。

台灣記憶體模組及控制IC廠商在SSD領域的發展軌跡，也多從工業應用開始站穩根基，進一步擴及到其他應用領域。例如去年慧榮科技在SSD控制IC的總出貨量為2500萬組，便涵蓋工業應用、嵌入式消費電子、Netbook等領域。今年宇瞻科技也以既有工規SSD產品技術為基礎，朝向retail和embedded應用市場邁進，並在retail領域進一步提供相關軟體附加價值，目前宇瞻SSD產品佔工業應用領域整體出貨量的10％。

《圖二　工規SSD產品主要應用在工業電腦、自動化系統，以及網通設備和伺服器領域。圖為宇瞻科技（Apacer）所推出一系列工規SSD產品》

工規SLC SSD品質要求嚴格

以SLC架構為核心的工規SSD產品，品質要求較為嚴格，例如工規SSD產品的耐溫範圍需在－40℃～85℃，而retail消費電子市場耐溫範圍則在0℃～70℃，耐溫品質要求高。另外由於工控系統主機板仍以PATA介面為主流，因此工規SSD產品多以支援PATA介面為核心，Firmware設計或由第三方廠商合作提供，或以自身know-how為主。一般而言PATA工控板及SSD產品壽命可維持5～7年。

工規SSD產品尤其對於資料可靠度（data retention）的品質要求甚為嚴謹。慧榮科技（SiliconMotion）總經理苟嘉章便表示，工規SSD對於避免資料遺失要求嚴格，因此控制IC需具備基本的平均抹除寫入（Wear Leveling）功能之外，還要具備預防警示功能，亦即在NAND Flash本身的page和區塊（block）到達寫入次數的臨界點（edge）時，控制IC要自動產生警示機制避免資料遺失。因此速度並非是工規SSD追尋的目標，資料可靠度效能更為重要。

《圖三　慧榮科技（SiliconMotion）總經理苟嘉章表示，工規SSD對於避免資料遺失要求嚴格，對於資料可靠度（data retention）的品質要求甚為嚴謹。而在嵌入式應用上，SSD可不拘泥於固定的Form Factor，只要整合控制IC和NAND Flash及各種介面，便能產出各類多元豐富的模組化設計》

台灣記憶體模組廠商例如宇瞻科技（Apacer）及創見資訊（Transcend）等均在工規領域發展有成。宇瞻科技研發處硬體研發部經理李俊昌表示，在控制IC部分宇瞻長期與SST密切合作，對於工規記憶體模組內的控制IC要求強調Firmware設計與硬體可靠度效能。創見資訊（Transcend）產品管理部經理陳清榮表示，創見一開始投入SSD領域便以工規應用為核心，工規部分記憶體模組出貨量10年來已經超過1000萬組，在SSD產品比例上工規與retail應用比例約為7：3或8：2。慧榮科技（SiliconMotion）則藉由小型記憶CF卡基礎進入工規CF卡應用領域，出貨量約有1000萬組，PATA和SATA之間的出貨比例為7：3。創見資訊、群聯電子（PHISON）、慧榮科技等均與工業電腦大廠研華科技在工規SSD領域維持密切合作關係。

嵌入式記憶體模組應用客製化多元化

另一方面，諸如數位攝錄影機（Camcorder）、數位相機、遊戲機台（Gaming）等可攜式裝置，已廣泛應用嵌入式NAND Flash記憶體模組（亦即嵌入式的小型SSD模組），不過由於各品牌大廠在支援相容性設計上較為封閉，各家擁有特殊的指令設計，多元化韌體規格較為複雜，同時嵌入式小型SSD模組在介面規格上較為多元化，因此廠商多按照品牌大廠客製化設計需求量身打造。

群聯電子（PHISON）研發處產品專案管理部資深專案經理許江漢就指出，群聯在針對嵌入式小型SSD應用便按照客製化需求，推出eMMC 4.3、LBA NAND、BGA Disk三種介面控制IC規格的NAND Flash記憶體模組產品，其中eMMC主要應用於數位相機記憶卡，而BGA Disk是以PATA介面為主。LBA模組則較為特別，是直接將控制IC放入NAND Flash當中，仍以NAND介面作為傳輸基礎，其本身還是一顆NAND Flash。這樣無須再藉由控制IC進行損壞區塊管理BBM（Bad Block Management）和Wear Leveling演算設計，適合用於手機任意插拔更換儲存記憶體的應用。

《圖四　群聯電子（PHISON）研發處產品專案管理部資深專案經理許江漢指出，嵌入式SSD記憶體模組由於各品牌大廠在支援相容性設計上較為封閉，各家擁有特殊的指令設計，多元化韌體規格較為複雜，同時模組介面規格上較為多元化，因此廠商多按照品牌大廠客製化設計需求量身打造》

慧榮科技總經理苟嘉章表示，像PND、Camcorder、Gaming等嵌入式消費電子產品，會是未來擴展嵌入式小型SSD應用廣度的主要驅動力，特別是在Camcorder領域。目前慧榮的嵌入式小型SSD已成功打入Samsung的Camcorder、Garmin的PND、以及Sony的GPS裝置。在這裡SSD可不拘泥於固定的Form Factor，只要整合控制IC和NAND Flash及各種介面，便能產出各類多元豐富的模組化設計。

《圖五　圖為群聯電子針對嵌入式應用所推出的eMMC 4.3、LBA NAND、BGA Disk三種介面控制IC規格的NAND Flash記憶體模組設計》

SATA介面SSD硬碟正在崛起

另一方面，由於以往PATA介面傳輸速度有限，已無法滿足當前高容量高速串列傳輸的應用需求，因此SATA介面SSD硬碟便應運而生，加上Intel積極支援SATA介面，因此SATA介面SSD在MID、Mini-Note、UMPC等Netbook裝置應用備受市場關注。目前整體來看，SATA介面的NAND Flash控制IC主要以歐美英日等高階應用市場為主，至於中國、印度及其他新興市場，則是以PATA介面SSD作為入門級或陽春型MID的儲存裝置。

2007年支援SATA介面SSD的控制IC一開始先是群聯電子首先推出，不過技術上較不成熟，後來為智微科技（JMicron）所超越，目前智微在支援SATA介面SSD的控制IC產品較有競爭優勢。不過群聯即將在今年5月推出下一代可支援SATAⅡ介面SSD的控制IC，專門針對提升Netbook應用而設。宇瞻科技2～3年前也因應SATA發展趨勢投注於SATA SSD研發作業，今年也將以SATAⅡ介面的SSD產品作為主要發展方向。

PATA介面仍有一席之地

慧榮科技總經理苟嘉章表示，由於VIA或ARM-based晶片組則仍是以PATA介面為主，加上PATA介面SSD在工規領域仍具主要影響力，SATA和PATA SSD應用測試機制也較為健全，因此PATA介面SSD應用在市場上仍有一席之地。群聯電子資深專案經理許江漢也認為，PATA介面SSD產品在新興市場仍有許多發揮空間，目前群聯的SSD硬碟便涵蓋PATA、SATA、PCIe介面，例如群聯推出的PCIe接頭、PATA訊號介面的控制IC產品，便成為去年1月華碩Eee PC的主要供貨來源。

苟嘉章進一步認為，SSD硬碟裝置未來將不僅限於SATA、PATA、PCIe介面，也可採用USB介面，未來USB 3.0甚可進一步取代PCIe，相關嵌入式SSD產品應用廣度也將因此延伸。

《圖六　圖為群聯電子所推出PATA介面的SSD硬碟和PCIe介面的ExpressCard》

2.5吋SSD具指標性意義

從技術面來看，2.5吋規格SATA介面SSD硬碟，可說是業界評比NAND Flash控制IC和記憶體模組設計技術優劣與否的指標性產品。從儲存容量、讀取速度、提升NAND Flash效能等角度來說，都是廠商宣示技術整合能力的重要指標。不過一般而言，台灣控制IC廠商較熟悉於嵌入式記憶體模組設計，對於SATA介面的SSD硬碟較為陌生，不過今年智微和群聯在2.5吋SSD領域都會有相當重要的研發計劃，除了已推出高階電腦應用的2.5吋SSD成品外，群聯亦把2.5吋SATA介面SSD視為下半年重點開發項目。

朝向建立共通性的SSD測試標準

SSD應用遍及工業系統、嵌入式記憶體模組和外接式硬碟等消費電子領域。由於模組介面設計多樣化，特別是在嵌入式小型SSD應用領域，各家控制IC和模組廠商在韌體和硬體整合設計上各自擁有不同的專屬know-how，彼此間因為市場競爭藩籬重重。在host端部分，各家品牌大廠在測試規格與流程內容上並不一致，相容設計專屬know-how相對封閉，所以整體SSD產業鏈並未具備高度共通性的測試標準，這也使得催生SSD一致性標準測試面臨先天上的阻礙。於是朝向建立共通性的SSD相容性測試標準，以此擴大SSD市場應用的影響力，便成為當前SSD產業界所關注的焦點。

《圖七　SSD聯盟行銷委員會主席鄒雅婷表示，台灣在SSD領域位居產業上游，控制IC和記憶體模組廠商在全球SSD產業擁有深厚的影響力，有機會藉由確立共通性的測試標準，提升台灣在SSD產業中的關鍵角色》

中華民國固態磁碟技術推廣協會SSD聯盟（SSDA）行銷委員會主席鄒雅婷表示，台灣在SSD領域位居產業上游，控制IC和記憶體模組廠商在全球SSD產業擁有深厚的影響力，有機會藉由確立共通性的測試標準，提升台灣在SSD產業中的關鍵角色。在不影響各家商業機密的前提下，SSDA可整合協同各家既有資源，推動SSD產業的成熟化，扮演台灣控制IC和記憶體模組廠商與國外品牌大廠之間的溝通橋樑。SSDA亦會主動參與相關國際標準組織，以期台灣相容性測試標準能符合國際趨勢。鄒雅婷認為，提供第三方較為公正客觀的測試標準，能滿足系統整合廠商對於SSD市場應用的實際需求。

SSDA並授權百佳泰為測試實驗室，協助SSDA依據1.4版相容認證測試方案執行測試，目前SSDA所推出的1.4版，是先針對具技術指標性意義的2.5吋SATA介面SSD產品所設計，融合SATA測試與相容性測試以作為測試方案的基準。預計在今年第2季開始，便陸續會有通過測試的SSD產品上市。百佳泰（ALLION）新興事業開發部業務部協理賴俊亨表示，SSDA當前最主要的功能，便是藉由建立測試標準，協助台灣廠商SSD產品進入國外市場時符合國際規範。

《圖八　百佳泰（ALLION）新興事業開發部業務部協理賴俊亨表示，SSD聯盟當前最主要的功能，便是藉由建立測試標準，協助台灣廠商SSD產品進入國外市場時符合國際規範》

測試標準取得共識不易

SSDA行銷委員會主席鄒雅婷並不諱言相關測試標準若要取得廠商公信度，絕非易事，因此如何取得台灣廠商積極協助配合非常關鍵。鄒雅婷指出，由於工規與消費電子之間產品應用特性原本就不一致，因此在建立SSD規格標準與測試方案上，一開始就會面臨整合的困難度。這不僅是在市場應用上和廠商技術上就會如此，反映在國際標準組織機的互動關係亦是如此。

例如原本以推動工規應用測試標準為主的SNIA（Storage Networking Industry Association），與JEDEC（Joint Electronic Device Engineering Council）之間目前也正試圖歸納定義整體SSD的市場應用區塊範圍。JEDEC基本上還是以上游標準制訂為主要考量，並不在意市場應用範疇為何，況且JEDEC巨頭會員之間對於標準認定仍有歧見，短期之內亦尚未形成共識。群聯電子資深專案經理許江漢亦深入指出，JEDEC也成立相關SSD測試組織SSSI，這與SSDA之間的關係是互別苗頭還是相輔相成，仍有待觀察。他並進一步表示，SSDA能否走出台灣獲得國際標準組織諸如JEDEC的認可、以及其他重要系統整合軟硬體大廠的積極配合，是SSDA能否發揮功能的重要關鍵。

許江漢認為，SSDA內部角色較為中立的成員包括百佳泰或是工研院等，可一定程度地在各家控制IC和記憶體模組廠商之間扮演協調溝通的角色，取得競爭廠商的基本共識。不過控制IC和記憶體模組廠商所擁有的know how，是其在殘酷的市場競爭中能否永續生存最為關鍵的部分，因此不太可能在SSDA的平台架構下相互分享。目前SSDA與群聯之間的互動方式，是由群聯先提出先期驗證測試計劃，再與SSDA相互配合。

慧榮科技總經理苟嘉章亦樂觀其成產業界積極推廣一套共同的SSD標準測試平台，不過他認為各家廠商仍會保留自身的專屬know-how，系統品牌大廠也不會因此而去除自身流程測試設定的藩籬，因此廠商對於相關測試平台公信度的保留，仍有待SSDA進一步克服，現階段這類標準測試方案可能還是以參考工具為主要呈現方式。宇瞻科技研發部經理李俊昌對於建立共通性標準亦保持審慎態度，各式各樣標準不一SSD產品的測試驗證方案，仍須經過國際標準組織的認可及市場考驗，公信力方可建立。

《圖九　宇瞻科技（Apacer）研發處硬體研發部經理李俊昌表示，現在談SSD是否將成為硬碟主流應用尚嫌太早，且SSD並不會因為Netbook應用而水漲船高，因為SSD儘管有其特性優勢，但價格和耐用性壽命不足是其主因。不過長期來看，未來SSD有機會可取代HDD》

系統整合廠商支援更加關鍵

苟嘉章進一步表示，若要提升SSD產品的相容性與運作效能，除了控制IC和記憶體模組廠商需進一步破除藩籬外，從系統整合角度而並非僅由IC角度來看SSD的發展策略更非常關鍵，光從提升控制IC本身的效能，常易忽略系統整合的重要性，系統大廠的支援非常重要。

許江漢也表示，除了與SSDA配合之外，與品牌大廠或是系統廠商合作相關封閉性的驗證測試，系統整合廠商的支援仍是相當重要。他建議或可由第三方具系統整合能力之軟硬體廠商，例如Intel晶片組、Microsoft Windows 7作業系統或是HP、Dell、Acer、Asus等系統品牌大廠甚至是USB-IF等等使用者，來制訂測試標準，進一步掌握SSD產品在系統整合流程的應用需求，「他們要什麼、而不是我們作什麼，才是最重要的！」，這對於擴大SSD的應用面應有助益。

《圖十　從系統整合、OEM/ODM、以及Turnkey解決方案角度來提升SSD相容性與運作效能，對於擴大SSD的應用面非常關鍵 》 資料來源：群聯電子（PHISON）

SSD應用春天來了？往何處去？

價格與容量使SSD固態硬碟應用受限

從市場角度來看，儘管在工規應用和嵌入式消費電子領域，SSD產品已有厚實基礎，不過整體SSD佔NAND Flash應用的比例並不高，還有許多成長空間。另一方面，目前以低價筆電為主要應用的SSD硬碟裝置，佔整體SSD產品規模的比重也較低，欲成為主流應用還有一段路要走。

價格過高與容量有限，是深刻影響SSD市場滲透率的最主要因素，也是SSD現階段無法與HDD相抗衡的主因。現在32GB出廠價也要75元美金左右，連帶影響一般消費市場接受度，目前MLC架構的SSD價格仍高於一般的傳統硬碟，每GB單位SSD價格最少5美元，和傳統硬碟（0.5～0.7美元）價差仍約9～26倍左右。已進入商業化階段的SSD容量最多也只有128GB，更無法與HDD匹敵。也因此台灣相關記憶體模組和控制IC廠商，仍多以滿足工規和嵌入式小型SSD模組市場應用為先，對於量產SSD儲存裝置仍維持觀望態度，開發2.5吋SATA SSD硬碟多以技術能力宣示性質居多。

《圖十一　2.5吋SSD硬碟特性優勢示意圖 》 資料來源：創見資訊（Transcend）

硬碟優勢仍牢不可破

也因此，傳統硬碟HDD優勢依舊存在。此外SSD的讀寫效率目前尚未超越HDD，當SSD特定讀寫區損壞時，儲存資料會有無法救回的風險，同時由於NAND Flash需先抹除資料再紀錄寫入（program）的特性，產生抹寫次數的限制，因此SSD亦有使用壽命的瓶頸。

許江漢便認為，SSD並不會取代硬碟成為主流儲存裝置，最明顯的例子就是SSD的特性優勢，在桌上型電腦領域便完全無法與傳統硬碟匹敵，其優勢只能在可攜式裝置領域才能彰顯出來。這也是為何現在台灣廠商目前並沒有在市場上推出3.5吋規格SSD產品的原因。

苟嘉章也認為，HDD在價格上仍有其優勢，SSD短期仍受限於價格，連帶影響市場應用，當前全球經濟步入衰退也影響SSD產品市場應用的接受度，特別是在2.5吋 MLC SSD產品領域。因此苟嘉章指出，除了嵌入式小型SSD之外，1.8吋規格的SSD硬碟可以是繼續擴展開發的應用領域，因為1.8吋的HDD價格較貴，相較之下相同尺寸的SSD，在價格和薄型設計上都較具競爭優勢，也因此慧榮將此上述兩項應用視為2009年的發展重點。

《圖十二　1.8吋SSD硬碟特性優勢示意圖 》 資料來源：創見資訊（Transcend）

宇瞻科技研發部經理李俊昌也認為，現在談SSD是否將成為硬碟主流應用尚嫌太早，且SSD並不會因為Netbook應用而水漲船高，因為SSD儘管有其特性優勢，但價格和耐用性壽命不足是其主因。不過李俊昌認為長期來看，未來SSD有機會可取代HDD。

Netbook帶動SSD應用成長？

所以，台灣廠商也在問：Netbook是否真能帶動SSD應用成長的速度和廣度？許江漢認為，儘管SSD在桌上型電腦領域毫無競爭優勢，但Netbook則可驅動SSD應用成長，記憶體模組也將因此持續增加。先前群聯供應Intel Classmate PC和宏碁Aspire One以ZIF接頭為主的SSD控制IC，下半年的目標之一便是開發Netbook應用的記憶體模組為主，以Eee PATA、Mini PCIe、MiniZIF SSD和ZIF SSD系列為核心，與Asus、Dell、HP、Acer等廠商進一步密切合作。

《圖十三　群聯電子針對各類Netbook客製化設計所推出的SSD控制IC和模組產品》

創見資訊（Transcend）產品管理部經理陳清榮則表示，儘管創見曾首先推出1.8吋外接式SSD，但目前並不看好SSD在Netbook領域的發展。陳清榮認為去年下半年SSD的retail市場才逐漸成形，加上價格過高仍是主因，正侷限Netbook品牌廠商進一步接受採用SSD的意願。陳清榮表示目前SSD會不會是NAND Flash的殺手級應用，未來是不是可以成為驅動NAND Flash擴展影響力的主要力量，仍有待觀察。

《圖十四　創見資訊（Transcend）產品管理部經理陳清榮表示，去年下半年SSD的retail市場才逐漸成形，加上價格過高仍是主因，正侷限Netbook品牌廠商進一步接受採用SSD的意願。目前SSD會不會是NAND Flash的殺手級應用，未來是不是可以成為驅動NAND Flash擴展影響力的主要力量，仍有待觀察》

苟嘉章則進一步指出，去年第三季開始，幾乎所有Netbook品牌廠開始把以往的SSD儲存裝置改換成HDD，且中國廠商因為去年12月一波NAND Flash價格上漲，對於開發SSD產品目前仍維持觀望，連帶對SSD硬碟應用產生不小影響。今年下半年市場依舊冀望中國山寨上網本能進一步帶動SSD市場，山寨上網本應用能否會隨著「家電下鄉」水漲船高，對於SSD硬碟應用非常重要。苟嘉章認為，目前唯一能夠主宰帶動NAND Flash應用發展的便是SSD硬碟，iPod或是3G手機對於刺激NAND Flash應用而言只具暫時性療效。至於現在128GB容量的SSD硬碟，能否提出retail市場可以接受的價格、亦即在100美元以內，正是SSD硬碟可否擴張主流市場市佔率的重要關鍵。

必須往廣義消費家電領域擴展

目前仍屬於利基市場的SSD產品，不僅未來仍必須前進主流的筆記型電腦市場，同時也需擴展更廣泛的消費家電應用。光靠Netbook領域帶動SSD應用仍嫌不足，廣義的消費家電未來在設計上都會朝向內建儲存裝置為發展目標，而簡單、好用、輕巧的儲存裝置設計，目前就是以NAND Flash為最佳解決方案，SSD應用應更普及於消費家電產品領域。