揭秘全球首款工业级SATA III储存模块六大特性

近年来，选用固态硬盘的各种产业应用除了稳定性之外也逐渐重视效能的提升，而我们所熟知的SATA接口也开始升级到具有每秒6Gb传输速度的 SATA III，并且向下兼容过去各个版本的传输协议。虽然对工业市场来说，支持SATA III的板卡以及系统距离成为主流规格还需要一段时间，但过去一年也已经看到采用率的显著成长。

为了充分发挥SATA III的效能，研华公司也在近期量产了旗下储存模块SQFlash产品线全新的820系列，这也是全球第一款支持SLC Flash IC以及宽温操作的工业级SATA III储存类产品。

 
此 产品系列使用了群联电子最新开发的PS3108 NAND Flash to SATA III控制器，可以达到最高每秒500MB/400MB的读取／写入效能，且最大容量可达1TB。同时，也针对工业应用开发了高可靠度的算法，使得运作 的稳定性以及寿命可以更加延长，甚至应用在极端严苛的高低温环境中。

针对异常断电的保护措施

当今的SSD为了达到更高的效能，都会在Flash IC以及控制器之间加入DDR作为数据存取的快取空间。然而，DDR在电源异常时无法继续承载数据，而往往造成操作系统甚至重要磁盘信息的毁损。对 此，SQFlash针对PS3108控制器的算法加入「冲写管理员」的功能，其主要特性有两项：

1.「冲写管理员」利用DDR做快速运算以及数据索引的工作，并将使用者传来的数据以效能最优化的方式直接写入对应的Flash IC储存格，使得数据传输不会发生「塞车」的情况，也不会让数据停留在DDR中。

2. 在「冲写管理员」的架构下，DDR不再是Flash IC前端的快取储存空间，而是控制器后台的演算位置。也就是使用者端传进SSD的数据，在控制器分配储存位置之后会直接被冲写到Flash IC，DDR不再负责任何快取的工作。因此使用者端认知的既存数据也是一比一确实存在Flash IC中，不再因为异常断电而损坏。

分散写入技术再进化—全域分散写入

分 散写入技术于2011年底导入SQFlash的SATA IIExtreme系列产品，在这个技术中，Flash IC的最小写入单位从1 MB缩小到只有8KB，使得数据写入的效率以及Flash IC的寿命都获得很大的提升。从表一的测试数据可以观察到，使用分散写入算法SSD的区块抹除频率只有一般算法的1/4~1/3，且效能提升了六倍之 多。

在分散写入技术的架构下，每个8K资料实际上是被整理成为许多不同的本地群组进行演算，而在新一代SQFlash 820产品系列所采用的「全域分散写入」中，数据演算已经不局限于本地群组，而是扩展到整个磁盘的范围，使得数据读写的效率以及寿命又再一次提升。

读取扰动管理

SSD在数据读取时若产生不稳定的电流，则会对该数据的外围区块产生扰动，并使得数据读取产生错误。理论上，每一次数据读取都会造成储存格电位的轻微下降，这个现象会对外围储存格产生一定程度的干扰，而造成可能的数据读取错误或是数据遗失。

通 常控制器会具备数据侦错能力(ECC)，以PS3108来说每1KB有72bits，然而当错误位数过大时则控制器会直接将该区块标记为使用过度的坏区 块。为了避免这种坏区块的误判，SQFlash 820的控制器设定各个区块ECC在大于21bits时会立刻将该区块数据备份并搬移，随后重置原本的区块，透过这样的机制保护数据不会受到读取扰动的影 响。

进阶安全功能

SQFlash 820系列的SATA III SSD有一个符合Opal安全等级规范的进阶版本：SQFlash 820-A。这个版本除了支持内部AES 256bit的加密功能外，在某些具有机敏性质的应用中，SQFlash 820-A更提供透过GPIO触发紧急自毁的功能。

AES 256bit加密金钥

SQFlash 820-A使用额外嵌入一个AES 256bit编码引擎的加密控制器，在数据存入Flash IC前会进行实时的加密。由于数据已经透过256bit的加密，一旦控制器或是Firmware遭到破坏，存在NAND Flash中的数据会立即失效。

一键紧急自毁

一键紧急自毁意即透过硬件的按钮，触发控制器底层的数据抹除指令，SQFlash 820-A可以根据不同应用客制三种不同层次的自毁方式。

1.资料抹除：以256G容量的SSD来说，大约需要70秒的时间完成全部的抹除，这种抹除的方式不会影响到SSD的Firmware，意即抹除后磁盘能正常使用。若是抹除中断，数据不会被完全删除，而这些剩余的部分数据仍然有可能在重新启动磁盘后被读取。

2.Firmware抹除：由于AES的加密金钥存在Firmware中，当抹除指令下达将SSD的Firmware即刻移除之后，所有存在Flash IC中的数据则无法再被译码或是复原。

3.全面自毁：SQFlash 820-A预设采用的是这个最高安全等级的紧急抹除，自毁被触发后会先进行Firmware抹除，并紧接着进行Flash IC的数据抹除。也就是磁盘的全面清空，并且无法再被回复使用。