揭示16Gb MLC NAND閃存表象下的技術(shù)細節
上網(wǎng)時(shí)間 : 2008年06月19日		訂閱收藏打印版推薦給同仁發(fā)送查詢(xún)

2006年初，美光科技公司與英特爾公司的合作企業(yè)IM Flash Technologies公司(IMFT)在市場(chǎng)上閃亮登場(chǎng)。通過(guò)整合Intel公司的NOR多層單元(MLC)閃存技術(shù)與美光的DRAM和NAND閃存的制造效率和創(chuàng )新性，并且在兩個(gè)母公司強大的IP庫支持下，IMFT在同一年推出的第一個(gè)產(chǎn)品就讓市場(chǎng)深受震動(dòng)。

IMFT使用的先進(jìn)工藝可以顯著(zhù)地改變消費電子產(chǎn)品的設計和使用方式。這些高密度、高性能閃存器件使得Intel支持的Robson閃存緩存技術(shù)以及混合SSD/HD系統(受到微軟、Sandisk和希捷的支持)得以實(shí)現。這些技術(shù)很可能出現在那些需要大量存儲器的產(chǎn)品中，例如臺式電腦和筆記本電腦。微型MLC NAND閃存器件可以存儲大量的數據，這些器件不需要供電就能保持數據。因為閃存器件中沒(méi)有可移動(dòng)的部件，因此它比硬盤(pán)更能承受震動(dòng)，最終有可能替代硬盤(pán)。這種堅固性非常適合移動(dòng)應用，特別是汽車(chē)應用，比如GPS導航系統以及高端汽車(chē)娛樂(lè )系統。

采用混合HD或Robson閃存緩存實(shí)現的閃存的數據訪(fǎng)問(wèn)速度可以比傳統的USB閃存盤(pán)快100倍，這一點(diǎn)有助于提高那些蜂窩電話(huà)和PDA等移動(dòng)設備的移動(dòng)性和功能性。包括U盤(pán)、MP3播放器、數碼相機、導航系統以及數據刻錄機在內的其它產(chǎn)品也必將從這些新一代閃存器件中獲益。

如果是從閃存而不是從硬盤(pán)中加載，典型的微軟Word文檔的打開(kāi)時(shí)間將不到十分之一秒 (即使是非常大的文檔也不會(huì )超過(guò)5秒)，而Windows XP的啟動(dòng)時(shí)間也不會(huì )超過(guò)15秒鐘，而且還具有將所有移動(dòng)部件用一個(gè)元件整體替代的固有可靠性。閃存的優(yōu)點(diǎn)還不止這些，就拿數碼相機存儲卡來(lái)說(shuō)，如果每天讀寫(xiě)約1000幅照片，那么在需要更換之前可以使用的時(shí)間將長(cháng)達7年。因此這種卡在真正壽終正寢之前還有機會(huì )在新的相機中重復使用。

從50納米啟程

為滿(mǎn)足英特爾-美光合作項目的高預期，IMFT必須縮小與關(guān)鍵競爭者東芝和三星公司之間的技術(shù)差距。Semiconductor Insights公司在2006年9月份的報告中詳細指出，IMFT為實(shí)現在2006年的第三季度發(fā)布50納米、4Gb SLC閃存產(chǎn)品煞費苦心。從分析報告中可以明顯看出，IMFT放棄了它的兩個(gè)母公司采用的傳統策略。美光從一個(gè)成本和制造創(chuàng )新者轉變?yōu)榱饲把丶夹g(shù)的創(chuàng )新企業(yè)，這個(gè)變化是非常巨大的。

但是IMFT并沒(méi)有完全彌合上述差距，還差那么一點(diǎn)點(diǎn)。競爭對手東芝公司一直以來(lái)使用MLC技術(shù)優(yōu)化存儲器密度，能用8Gb、70納米閃存工藝技術(shù)實(shí)現高達56.5Mb/mm2的存儲器位密度。IMFT的4Gb SLC閃存器件即使采用其先進(jìn)的50納米技術(shù)，也不能達到東芝的41.8Mb/mm2密度。

IMFT公司的4Gb器件采用三層金屬、三種聚合物、50納米CMOS工藝制造。盡管美光公司很早就以DRAM互連工藝實(shí)現了銅連接，但IMFT在金屬層2和3中采用了一種更保守的鋁互連工藝，而金屬層1則采用了創(chuàng )新的鎢過(guò)孔優(yōu)先的雙鑲嵌(dual damascene)技術(shù)。

用于4Gb器件的特殊淺溝道隔離工藝可以用來(lái)實(shí)現具有交互多晶硅電容結構的三柵氧工藝技術(shù)。這是一種創(chuàng )新的隔離方法：在有效區域硬掩膜/STI拋光阻隔層形成之前形成柵極電介質(zhì)。IMFT使用了多晶硅硬掩膜(類(lèi)似于氮化物頂層)替代傳統的氮化硅，因此與傳統方法的差別更加擴大。

在經(jīng)過(guò)STI蝕刻、填充和平整后，就形成了與隔離表面共面的內嵌多晶硅層。在厚的高壓氧化物生長(cháng)的區域，這種多晶硅層被用作多晶硅電容的低極板，并且具有高質(zhì)量的CMP完工界面。屏蔽式清除隨后沉積的ONO電容電介質(zhì)即可提供第二個(gè)聚合物層到低位電容極板的接觸區域。在晶體管柵電極將被形成的區域中， ONO層將被完全清除掉。

16Gb超級大轉變

IMFT的“下一代”50納米16Gb MLC工藝實(shí)際上是一種不嚴格的“近似40納米”的工藝技術(shù)。與前一代技術(shù)一樣，這種器件也是采用三層金屬、三種聚合物工藝制造的。粗看起來(lái)，這種宣稱(chēng)的50納米16Gb MLC器件并無(wú)什么特別的，甚至感覺(jué)它推出得遲了(想一想自從4Gb SLC閃存產(chǎn)品推出以來(lái)過(guò)了多長(cháng)時(shí)間吧)。但是，這只是表面現象，真正要理解這種產(chǎn)品和早期的50納米產(chǎn)品有多大的差異，必須要詳細了解器件的內部。

首先，IMFT的工程師已從基于鋁的互連技術(shù)轉向了銅互連技術(shù)。這種新的工藝將更容易地調整金屬化層來(lái)適應接近40納米的設計。使用鎢過(guò)孔優(yōu)先的雙鑲嵌技術(shù)形成的金屬層1可以很簡(jiǎn)單地從4Gb版本轉移到新的16Gb閃存器件；我們可以看到金屬層1是否會(huì )在40納米工藝時(shí)第二次用到。

IMFT還修改了淺溝道隔離的集成順序。這種修改為存儲器陣列中的有效區域間距提供了可縮放性(這對于IMFT推動(dòng)下一代工藝節點(diǎn)很關(guān)鍵)，Semiconductor Insights對此有很詳細的研究。有趣的是，盡管這種修改允許縮放，但在這個(gè)順序中的某些步驟看起來(lái)并不具有任何技術(shù)優(yōu)勢。有人不禁會(huì )認為，這種方法是否是為了回避其他閃存提供商擁有的STI工藝順序。

最后，這個(gè)器件上幾乎20%的陣列聚合物寬度減少應該能降低陣列中的電容性耦合，并改善整體的功率和速度性能。這將進(jìn)一步確定針對下一代技術(shù)節點(diǎn)的工藝，特別是如果低k值材料被用來(lái)進(jìn)一步降低存儲器陣列中的耦合。

揭開(kāi)表象

東芝和IMFT的16Gb MLC NAND閃存器件背后具有不同的細節。東芝在其推出的16Gb、56納米MLC器件上實(shí)現了令人印象深刻的94.5Mb/mm2存儲位密度；但是IMFT在其16Gb MC器件上實(shí)現了98.7Mb/mm2的密度，已經(jīng)超過(guò)了東芝的存儲位密度，并且幾乎與競爭對手三星公司的51納米、16Gb NAND器件的101.7MB/mm2存儲密度相當。

再加上IMFT的浮柵寬度已經(jīng)降低了20%，你就不會(huì )意外地看到明年初他們推出采用對目前50納米工藝稍加修改的新工藝開(kāi)發(fā)的樣片。從更大的角度來(lái)說(shuō)，每次技術(shù)遷移都能讓我們進(jìn)一步接近更高性?xún)r(jià)比的固態(tài)驅動(dòng)器。當我們實(shí)現超越時(shí)，必將出現新的消費產(chǎn)品，并產(chǎn)生對半導體技術(shù)領(lǐng)域更高容量的需求。過(guò)去幾年中我們在半導體行業(yè)獲益良多，我非常期待這樣的技術(shù)進(jìn)步。

圖1：多晶硅電容結構。底部的黑線(xiàn)是低位多晶硅板。

圖2：16Gbit閃存的多晶硅電容結構，圖中顯示了低位板接頭。IMFT的4G、16Gbit NAND閃存

圖3：IMFT的16Gbit MLC閃存的金屬層2和層3采用銅雙鑲嵌工藝，金屬層1采用鎢雙鑲嵌工藝。

IMFT公司16Gb閃存的多晶硅電容結構不同于早期的50nm 4Gb，它從基于鋁的互連技術(shù)轉向了銅互連技術(shù)，并且修改了STI整合的順序。

作者: John Boyd

NAND Flash控制芯片訂單唱空城
小型記憶卡封測廠(chǎng)恐等著(zhù)養蚊子

（連于慧／臺北）

2008-7-14

NAND型閃存(Flash)大廠(chǎng)紛跨入快閃記憶卡端供應成卡，對控制芯片業(yè)者和小型記憶卡封測廠(chǎng)影響漸浮出臺面，由于模塊廠(chǎng)已幾乎不自己作記憶卡，近期控制芯片業(yè)者生意大唱空城計，而當初模塊廠(chǎng)一窩蜂投資成立的小型記憶卡封測廠(chǎng)，除非能直接承接NAND Flash大廠(chǎng)訂單，否則部分小型microSD封測廠(chǎng)恐等著(zhù)養蚊子。

NAND Flash大廠(chǎng)直接跨入快閃記憶卡領(lǐng)域供應成卡風(fēng)潮行之有年，但后遺癥卻是從2008年開(kāi)始才慢慢浮上臺面，當初NAND Flash大廠(chǎng)跨入成卡端生產(chǎn)制造，業(yè)界都認為對記憶卡模塊廠(chǎng)殺傷力最大，擔心模塊廠(chǎng)會(huì )失去附加價(jià)值，淪為轉手買(mǎi)賣(mài)的渠道商，但如今看來(lái)，NAND Flash大廠(chǎng)這一刀砍下去，負傷最重的卻是控制芯片業(yè)者和小型microSD封測廠(chǎng)。

內存業(yè)者表示，自從NAND Flash大廠(chǎng)跨足成卡供應，從最早東芝(Toshiba)、三星電子(Samsung Electronics)等，到2008年海力士(Hynix)、美光(Micron)等也陸續加入成卡供應行列，海力士記憶卡在上半年推出，美光在下半年有機會(huì )開(kāi)始出貨，使得整個(gè)快閃記憶卡產(chǎn)業(yè)供應鏈大幅縮短。

控制芯片業(yè)者指出，原本其最大客戶(hù)是模塊廠(chǎng)，但現在幾乎所有模塊廠(chǎng)都是直接向NAND Flash大廠(chǎng)買(mǎi)成卡，不自己生產(chǎn)記憶卡，因此，控制芯片設計公司生意銳減，唯一希望就是與NAND Flash大廠(chǎng)合作，才能有固定訂單來(lái)源，否則未來(lái)訂單唱空城計的機率越來(lái)越高。

此外，這樣的成卡趨勢對于小型microSD封測廠(chǎng)影響亦逐漸浮上臺面。過(guò)去microSD熱潮剛起飛時(shí)，幾乎每家模塊廠(chǎng)都投資自己的封測廠(chǎng)，以確保未來(lái)產(chǎn)能無(wú)虞，像是金士頓投資華泰、威剛投資坤遠、創(chuàng )見(jiàn)投資典范、群聯(lián)投資群豐、宇瞻投資碩達等。

內存業(yè)者指出，現在大環(huán)境轉變相當劇烈，模塊廠(chǎng)都直接向NAND Flash大廠(chǎng)買(mǎi)成卡，對于當初有心扶植的封測廠(chǎng)也自顧不暇，一窩蜂成立的小型封測廠(chǎng)現在面臨價(jià)格競爭激烈，作microSD卡幾乎已沒(méi)有利潤，加上訂單銳減，生存環(huán)境越來(lái)越辛苦。

內存業(yè)者認為，不論是控制芯片設計公司或是小型封測廠(chǎng)，唯一生存之道就是與NAND Flash大廠(chǎng)合作，但大廠(chǎng)對于質(zhì)量要求嚴格，會(huì )讓大廠(chǎng)看上眼的畢竟不多，像是擎泰獲得三星青睞而轉投資，群聯(lián)有東芝和海力士作靠山，畢竟仍是少數幸運兒。

△圖說(shuō)：隨著(zhù)三星電子等NAND Flash大廠(chǎng)紛跨入成卡市場(chǎng)，受沖擊最大者并非模塊廠(chǎng)，反而是控制芯片和小型microSD封測廠(chǎng)。圖為三星展示NAND Flash情景。彭博

1、BIOS：
－－英文Basic Input/output System的縮寫(xiě)，意思是“基本輸入/輸出系統”。
實(shí)際上它是被固化在計算機ROM（只讀存儲器）芯片上的一組程序（但大多數人把他當成了一塊芯片或是CMOS），為計算機提供最低級的、最直接的硬件控制與支持。更形象地說(shuō)，BIOS就是硬件與軟件程序之間的一個(gè)"橋梁"或者說(shuō)是接口(雖然它本身也只是一個(gè)程序) ，負責解決硬件的即時(shí)需求，并按軟件對硬件的操作要求具體執行。負責在電腦開(kāi)啟時(shí)檢測、初始化系統設備、裝入操作系統并調度操作系統向硬件發(fā)出的指令。
PS：談到BIOS，不能不先說(shuō)說(shuō)Firmeare(固件)和ROM（Read Only Memory,只讀存儲器）芯片。Firmeare是軟件，但與普通的軟件完全不同，它是固化在集成電路內部的程序代碼，集成電路的功能就是由這些程序決定的。ROM是一種可在一次性寫(xiě)入Firmware(這就是“固化”過(guò)程)后，多次讀取的集成電路塊。由此可見(jiàn)，ROM僅僅只是Firmware的載體，而我們通常所說(shuō)的BIOS正是固化了系統主板Firmware的ROM芯片。

2、Embedded Controller：
－－即：嵌入式控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)EC。
EC在筆記本電腦中有著(zhù)相當重要的作用，用于控制主要I/O的周邊設備，例如：鍵盤(pán)、鼠標、觸控板等。EC中一般內建某種型號的微處理器（如8032），可以讓筆記本完成各種復雜的ACPI電源管理（包括風(fēng)扇控制管理）等等。EC除了本身硬件之外，還需要Firmeare（微代碼），這個(gè)部分主要由EC廠(chǎng)商和和幾大BIOS生產(chǎn)公司（如Phonix等）配合開(kāi)發(fā)完成。
很多EC都采用了share memory的架構，也就是EC的代碼和系統BIOS代碼共同儲存于同一個(gè)FlashRom內。
－也正是因為這一點(diǎn)，IBM的BIOS升級時(shí)，往往需要連同EC一塊升級。

3、Embedded Controller Program
－－我們就簡(jiǎn)稱(chēng)為ECP吧。知道了EC，ECP的意思就不難理解了。
通常，我們能看到IBM發(fā)布最新的BIOS后，同時(shí)還發(fā)布了相對應版本的Embedded Controller Program Update Utility，這也就是EC固件的升級工具（類(lèi)似PC機上常用的Winflash等軟件）。
而由廠(chǎng)家所提供的升級程序中，往往包含了對應版本的Embedded Controller Program，這也就是前面所說(shuō)的－－EC的固件（controller firmware）。

SAS
SAS(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI，是新一代的SCSI技術(shù)，和現在流行的Serial ATA(SATA)硬盤(pán)相同，都是采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度，并通過(guò)縮短連結線(xiàn)改善內部空間等。SAS是并行SCSI接口之后開(kāi)發(fā)出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性，并且提供與SATA硬盤(pán)的兼容性。

SAS的接口技術(shù)可以向下兼容SATA。具體來(lái)說(shuō)，二者的兼容性主要體現在物理層和協(xié)議層的兼容。在物理層，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盤(pán)可以直接使用在SAS的環(huán)境中，從接口標準上而言，SATA是SAS的一個(gè)子標準，因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盤(pán)，但是SAS卻不能直接使用在SATA的環(huán)境中，因為SATA控制器并不能對SAS硬盤(pán)進(jìn)行控制；在協(xié)議層，SAS由3種類(lèi)型協(xié)議組成，根據連接的不同設備使用相應的協(xié)議進(jìn)行數據傳輸。其中串行SCSI協(xié)議(SSP)用于傳輸SCSI命令；SCSI管理協(xié)議(SMP)用于對連接設備的維護和管理；SATA通道協(xié)議(STP)用于SAS和SATA之間數據的傳輸。因此在這3種協(xié)議的配合下，SAS可以和SATA以及部分SCSI設備無(wú)縫結合。

SAS系統的背板(Backplane)既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅動(dòng)器，也可以連接高容量、低成本的SATA驅動(dòng)器。所以SAS驅動(dòng)器和SATA驅動(dòng)器可以同時(shí)存在于一個(gè)存儲系統之中。但需要注意的是，SATA系統并不兼容SAS，所以SAS驅動(dòng)器不能連接到SATA背板上。由于SAS系統的兼容性，使用戶(hù)能夠運用不同接口的硬盤(pán)來(lái)滿(mǎn)足各類(lèi)應用在容量上或效能上的需求，因此在擴充存儲系統時(shí)擁有更多的彈性，讓存儲設備發(fā)揮最大的投資效益。

在系統中，每一個(gè)SAS端口可以最多可以連接16256個(gè)外部設備，并且SAS采取直接的點(diǎn)到點(diǎn)的串行傳輸方式，傳輸的速率高達3Gbps，估計以后會(huì )有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出現。SAS的接口也做了較大的改進(jìn)，它同時(shí)提供了3.5英寸和2.5英寸的接口，因此能夠適合不同服務(wù)器環(huán)境的需求。SAS依靠SAS擴展器來(lái)連接更多的設備，目前的擴展器以12端口居多，不過(guò)根據板卡廠(chǎng)商產(chǎn)品研發(fā)計劃顯示，未來(lái)會(huì )有28、36端口的擴展器引入，來(lái)連接SAS設備、主機設備或者其他的SAS擴展器。

和傳統并行SCSI接口比較起來(lái)，SAS不僅在接口速度上得到顯著(zhù)提升(現在主流Ultra 320 SCSI速度為320MB/sec，而SAS才剛起步速度就達到300MB/sec，未來(lái)會(huì )達到600MB/sec甚至更多)，而且由于采用了串行線(xiàn)纜，不僅可以實(shí)現更長(cháng)的連接距離，還能夠提高抗干擾能力，并且這種細細的線(xiàn)纜還可以顯著(zhù)改善機箱內部的散熱情況。

    SAS目前的不足主要有以下方面：
    1)硬盤(pán)、控制芯片種類(lèi)少：只有希捷、邁拓以及富士通等為數不多的硬盤(pán)廠(chǎng)商推出了SAS接口硬盤(pán)，品種太少，其他廠(chǎng)商的SAS硬盤(pán)多數處在產(chǎn)品內部測試階段。此外周邊的SAS控制器芯片或者一些SAS轉接卡的種類(lèi)更是不多，多數集中在LSI以及Adaptec公司手中。
    2)硬盤(pán)價(jià)格太貴：比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盤(pán)，SAS硬盤(pán)要貴了一倍還多。一直居高不下的價(jià)格直接影響了用戶(hù)的采購數量和渠道的消化數量，而無(wú)法形成大批量生產(chǎn)的SAS 硬盤(pán)，其成本的壓力又會(huì )反過(guò)來(lái)促使價(jià)格無(wú)法下降。如果用戶(hù)想要做個(gè)簡(jiǎn)單的RAID級別，那么不僅需要購買(mǎi)多塊SAS硬盤(pán)，還要購買(mǎi)昂貴的RAID卡，價(jià)格基本上和硬盤(pán)相當。
    3)實(shí)際傳輸速度變化不大：SAS硬盤(pán)的接口速度并不代表數據傳輸速度，受到硬盤(pán)機械結構限制，現在SAS硬盤(pán)的機械結構和SCSI硬盤(pán)幾乎一樣。目前數據傳輸的瓶頸集中在由硬盤(pán)內部機械機構和硬盤(pán)存儲技術(shù)、磁盤(pán)轉速所決定的硬盤(pán)內部數據傳輸速度，也就是80MBsec左右，SAS硬盤(pán)的性能提升不明顯。
    4)用戶(hù)追求成熟、穩定的產(chǎn)品：從現在已經(jīng)推出的產(chǎn)品來(lái)看，SAS硬盤(pán)更多的被應用在高端4路服務(wù)器上，而4路以上服務(wù)器用戶(hù)并非一味追求高速度的硬盤(pán)接口技術(shù)，最吸引他們的應該是成熟、穩定的硬件產(chǎn)品，雖然SAS接口服務(wù)器和SCSI接口產(chǎn)品在速度、穩定性上差不多，但目前的技術(shù)和產(chǎn)品都還不夠成熟。

不過(guò)隨著(zhù)英特爾等主板芯片組制造商、希捷等硬盤(pán)制造商以及眾多的服務(wù)器制造商的大力推動(dòng)，SAS的相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)會(huì )逐步成熟，價(jià)格也會(huì )逐步滑落，早晚都會(huì )成為服務(wù)器硬盤(pán)的主流接口。

SCSI控制器

SCSI的英文名稱(chēng)是“Small Computer System Interface”,中文翻譯為"小型計算機系統專(zhuān)用接口";顧名思義,這是為了小型計算機設計的擴充接口,它可以讓計算機加裝其他外設設備以提高系統性能或增加新的功能,例如硬盤(pán)、光驅、掃描儀等。
早期的計算機依速度、功能被區分為大型主機、小型計算機、微型計算機等多種等級,部分小型工作站、服務(wù)器屬于小型計算機,而個(gè)人計算機屬于微型計算機;因此當時(shí)使用SCSI接口的機種也以工作站、服務(wù)器等中高檔設備為主。近年來(lái)則因個(gè)人計算機性能、擴充需求均大增,使SCSI在PC（普通微機）的應用也越來(lái)越多。

其實(shí),SCSI也不算是新的接口類(lèi)型,從有人注意到小型計算機功能延伸的問(wèn)題、開(kāi)始發(fā)展新的統一擴充接口、并在1986年正式訂下SCSI的標準,至今也經(jīng)歷了將近20年的時(shí)間。早期Apple（蘋(píng)果電腦）公司率先將SCSI選定為Macs計算機的標準接口,許多外設都借此統一接口與主系統連接。在PC方面則因為SCSI接口卡和設備昂貴,并且幾乎各種外設都有較便宜的接口可替代,SCSI并未受到青睞;相對的,可用的SCSI設備也就不多了。反觀(guān)今天,支持SCSI接口的外設產(chǎn)品從原本僅有硬盤(pán)、磁帶機兩種,增加到掃描儀、光驅、刻錄機、MO等各種設備,大家接觸SCSI的機會(huì )正在逐步增加中;再加上制造技術(shù)的進(jìn)步,SCSI卡與外設的價(jià)格都已經(jīng)不再高高在上,顯示SCSI市場(chǎng)已經(jīng)相當成熟。

Serial ATA 歷史背景

一直以來(lái)，IDE 硬盤(pán)都采用并行傳輸模式（并行 ATA），但是并行傳輸過(guò)程中存在一個(gè)不可避免的問(wèn)題：線(xiàn)路間的信號會(huì )互相干擾。在傳輸速率比較低的情況下，存在一定的信號串擾并不會(huì )帶來(lái)多大的影響，但是在高速數據傳輸過(guò)程中，信號串擾問(wèn)題就顯得非常突出，嚴重地影響著(zhù)系統的穩定性。因此，在人們對硬盤(pán)傳輸速率要求越來(lái)越高的同時(shí)，并行 ATA 卻顯得越來(lái)越力不從心。另外，并行 ATA 也存在著(zhù)一些顯而易見(jiàn)的缺點(diǎn)：首先，并行 ATA 每次傳輸多位數據，因此數據通道要求的數據線(xiàn)數量比較多，在 ATA/66 以前，連接硬盤(pán)的數據排線(xiàn)就是 40 線(xiàn)的，而 ATA/66、ATA/100 和最新的 ATA/133 的接口數據電纜則都是 80 線(xiàn)的。這樣不僅接口線(xiàn)纜的成本提高了，而且也造成了機箱內連線(xiàn)復雜凌亂，空氣流通受阻，散熱受到影響。其次，并行 ATA 設計采用 5V 電壓供電，在當今不斷降低電壓、減小功耗的趨勢下，這也是需要改進(jìn)的。

在并行 ATA 性能提升后勁不足的情況下，2000 年 2 月 Intel 在 IDF（Intel Developer Forum??Intel 開(kāi)發(fā)者論壇）上，首次提出了串行 ATA（Serial ATA）的技術(shù)構想，并專(zhuān)門(mén)成立了 Serial ATA 標準的官方工作組（Serial ATA Working Group）。2000 年 12 月 18 日，Serial ATA 工作組公布了 Serial ATA 草案 1.0 版。

2001 年 8 月，Seagate 在 IDF Fall 2001 大會(huì )上宣布了 Serial ATA 1.0 標準，Serial ATA 規范正式確立。在 1.0 版規范中規定的 Serial ATA 數據傳輸速度為 150MB/s，比目前主流的并行 ATA 標準 ATA/100 高出 50%，比最新的 ATA/133 還要高出約 13%。而且隨著(zhù)未來(lái)后續版本的發(fā)展，其接口速率還可擴展到 2X 和 4X（300MB/s 和 600MB/s）。從其發(fā)展計劃來(lái)看，未來(lái) Serial ATA 的也將通過(guò)提升時(shí)鐘頻率來(lái)提高接口傳輸速率。

串行 ATA 比并行 ATA 快

目前的并行 ATA 一次可傳輸 4 個(gè)字節（4 × 8 位）的數據，而串行 ATA 每次傳輸的數據只有一位，那么為什么在高速傳輸過(guò)程中卻要使用串行 ATA 呢？其實(shí)主要原因還是并行傳輸存在著(zhù)信號串擾的問(wèn)題。而串行傳輸就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題了，從理論上說(shuō)串行傳輸的工作頻率可以無(wú)限提高，Serial ATA 就是通過(guò)提高工作頻率來(lái)提升接口傳輸速率的。因此 Serial ATA 可以實(shí)現更高的傳輸速率，而并行 ATA 在沒(méi)有有效地解決信號串擾問(wèn)題之前，則很難達到這樣高的傳輸速率，這也是為什么新的硬盤(pán)接口標準會(huì )采用串行傳輸的原因。

Serial ATA 剖析

Serial ATA 實(shí)現數據傳輸的原理相對而言是比較簡(jiǎn)單的。顧名思義，它采用的是串行數據傳輸方式，每一個(gè)時(shí)鐘周期只傳輸一位二進(jìn)制數據。因此，Serial ATA 的接口連接線(xiàn)就變得非常簡(jiǎn)潔了??只需要 4 根線(xiàn)就可以實(shí)現數據傳輸（第 1 根發(fā)數據，第 2 根接收數據，第 3 根供電，第 4 根地線(xiàn)）。目前并行 ATA 采用 80 線(xiàn)的接口連接線(xiàn)，而 Serial ATA 的硬盤(pán)接口線(xiàn)則明顯地要簡(jiǎn)潔得多，所以，在實(shí)際應用中，使用 Serial ATA 設備的機箱會(huì )更整潔一些，散熱效果也相對要好一點(diǎn)。而且，Serial ATA 傳輸線(xiàn)的成本低。

另外，由于串行傳輸方式不會(huì )遇到信號串擾問(wèn)題，所以 Serial ATA 要想提高傳輸速度的話(huà)，只需要提高控制芯片的工作頻率即可。

Serial ATA 采用的是點(diǎn)對點(diǎn)傳輸協(xié)議，每一個(gè)硬盤(pán)與主機通信時(shí)都獨占一個(gè)通道，系統中所有的硬盤(pán)都是對等的，因此，在 Serial ATA 中將不存在“主/從”盤(pán)的區別，用戶(hù)也不用再費事去設置硬盤(pán)的相關(guān)跳線(xiàn)了。Serial ATA 的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式的另一個(gè)好處是，每一個(gè)硬盤(pán)都可以獨享通道帶寬，這對于提高性能是有好處的。

由于串行 ATA 與傳統的并行 ATA 是不兼容的，對于這個(gè)問(wèn)題，Serial ATA 在設計的時(shí)候也著(zhù)重加以考慮。目前的 Serial ATA 可以通過(guò)轉換器與現有的并行 ATA 系統兼容使用。轉換器能夠將主板的并行 ATA 信號轉換成串行 ATA 信號供 Serial ATA 硬盤(pán)所用，或者將主板的 Serial ATA 信號轉換成普通并行 ATA 硬盤(pán)能夠接收的并行 ATA 信號，而且這種轉換器的使用方式也非常靈活。

海力士棄NAND Flash保DRAM
下修NAND Flash位增長(cháng)率　市占率恐滑落　四哥美光急起直追

（連于慧／臺北）

2008-8-1

面臨DRAM和NAND Flash價(jià)格雙雙低迷的情況下，海力士(Hynix)第2季度財報大幅低于市場(chǎng)預期，然值得注意的是，雖生產(chǎn)DRAM和NAND Flash都持續虧損，但NAND Flash的毛利率明顯低于DRAM，針對海力士的營(yíng)運規畫(huà)，內存業(yè)者都認為，棄NAND Flash、保DRAM的意味大。海力士將全球全年NAND Flash的位增長(cháng)率下修至50~60%，恐使得全球市占率下滑，加上原本的四哥美光(Micron)直起直追，海力士要努力保住三哥的地位。

內存業(yè)者指出，原本海力士在NAND Flash業(yè)務(wù)上沖刺快速，打破原本三星電子(Samsung Electronics)和東芝(Toshiba)2家獨大的局面，快速竄升至全球三哥地位，然2008年海力士在NAND Flash市場(chǎng)上，面臨48納米工藝遲遲量產(chǎn)不順的問(wèn)題，不論是成本結構或是全球市占率上，都遇到不小的挑戰。

面對DRAM和NAND Flash都處虧損的局面，在產(chǎn)能的調配上，勢必面臨取舍，內存業(yè)者指出，目前NAND Flash芯片供過(guò)于求嚴重，因此生產(chǎn)NAND Flash虧的錢(qián)比DRAM多，海力士下修全球的位增長(cháng)率從90~100%，減少至只剩下50~60%，明顯是棄NAND Flash、保DRAM，兩害相權取其輕。

對照三星2008年NAND Flash位增長(cháng)率維持140%的高增長(cháng)幅度，海力士明顯踩煞車(chē)，內存業(yè)者認為，三星2008年順利讓51納米工藝量產(chǎn)，42納米下半年量產(chǎn)，算是符合進(jìn)度，然海力士目前主流還在60納米工藝，48納米工藝量產(chǎn)一延再延，成為2008年NAND Flash上最大的致命傷。

三星仍是位居全球NAND Flash龍頭，市占率約40%，東芝(Toshiba)的市占率約27%，而海力士位居全球NAND Flash的三哥地位，市占率約17~18%，隨著(zhù)海力士2008年在NAND Flash市場(chǎng)的擴產(chǎn)力道減弱，恐怕會(huì )讓四哥美光有機可趁，分析師估計，海力士的市占率可能會(huì )下滑至12%左右，美光原本的市占率約7~8%，未來(lái)將逐漸提升。

然NAND Flash市況由于供過(guò)于求嚴重，虧損大過(guò)DRAM，而因此依照海力士公布的營(yíng)運方向，明顯看得出來(lái)是棄NAND Flash、保DRAM，不但全球NAND Flash位增長(cháng)率(Bit Growth)下修至50~60%，第3季度的NAND Flash的位增長(cháng)率更是負增長(cháng)。

海力士第2季度也交出不如市場(chǎng)預期的財報，除了內存供過(guò)于求，價(jià)格下滑之外，部分是因為關(guān)閉美國廠(chǎng)房所產(chǎn)生的費用所致，2008年第2季度財報虧損6.98億美元，與2007年同期獲利為2.1億美元，營(yíng)運呈現衰退。

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