March 11, 2024

廣泛的OEM驗證確保SSD 穩定性、可靠性,以及資料保存耐久性

廣泛的OEM驗證確保SSD 穩定性、可靠性,以及資料保存耐久性

資料儲存是任何IT 應用的核心,而儲存裝置的穩定性與可靠性,直接決定了資料儲存的安全性。

當前SSD固態儲存裝置已經是PC、Notebook不可或缺的核心元件之一(圖一)。SSD控制晶片又是SSD儲存裝置的核心, 扮演了SSD儲存裝置的大腦與神經角色,負責SSD與主機之間的存取傳輸控制,以及Flash記憶體區塊的管理。因而SSD 控制晶片的品質,極大地影響了SSD儲存裝置的效能、可靠性與壽命。

圖一:SSD固態儲存裝置已成為Notebook的核心元件之一

對於今日的SSD應用來說,面對SSD儲存裝置的高容量與高密度化趨勢,也對SSD控制晶片的穩定性與可靠性,提出了更高的要求。

為了因應持續增加的儲存容量需求,可提供更 高儲存密度的QLC記憶體,以及200層以上的 3D堆疊技術,都已被應用到SSD儲存產品中,從而讓今日PC、Notebook上的SSD儲存裝置 , 擁有數倍於以往的儲存容量,TB等級容量已 相當普遍,最大已能達到4TB。

然而隨著Flash記憶體儲存密度的大幅提高,也帶來更嚴重的讀寫干擾與耐用性問題,必須 透過SSD控制晶片提供更精密、可靠的存取控 制與錯誤修正機制,才能讓SSD儲存裝置同時 兼顧效能、耐用性與可靠性的要求。

經由驗證確保SSD控制晶片的穩定與可靠

為了在各式各樣的應用環境下,確保SSD儲存裝置的效能與穩定,當前的SSD控制晶片都擁有可以適應不同應用環境的相 容性、低功耗等特性,並結合了多種存取管理、加速與資料保護功能,以及安全性機制。問題在於,如何確保SSD控制晶 片的這些設計功能,能在實際環境中發揮效用,這唯有依靠完善的驗證流程,才能為SSD控制晶片的品質與實際應用能力, 提供充分的保障。

消費級SSD控制晶片面臨的挑戰

除了SSD控制晶片共同面臨的應用問題外,不同的應用情境,也對SSD控制晶片帶來額外的需求。

依照應用環境,SSD控制晶片可分為企業級、消費級、工業級與車用級等幾種不同類型,分別針對資料中心、PC/ Notebook、工控與車載等操作環境。相較於其他應用環境,消費級SSD控制晶片所應用的PC、Notebook系統,是一個 相對開放的應用環境,也讓SSD控制晶片面臨了更為複雜的相容性問題,各式各樣可能的作業系統、BIOS、驅動程式與 PCIe周邊裝置組合,導致了大量潛在的交互作用問題,也給SSD控制晶片的穩定運作,帶來更多的挑戰,因而也需要更 完善的驗證程序,來確保SSD控制晶片的相容性與穩定性。

消費級SSD控制晶片需要完善驗證程序確保品質

面對消費端應用環境的複雜性,需要專門針對消費端環境的驗證測試程序,來確保SSD控制晶片的可靠性與穩定性。

身為全球主要SSD控制晶片供應商之一的Silicon Motion,除了為SSD模組與OEM廠商提供彈性、可客製化的消費級SSD 控制晶片解決方案外,也提供了全方位的設計與生產支援服務,包括SSD控制晶片的系統功能測試與相容性驗證。

為了配合PC OEM廠商的需求,Silicon Motion採取了涵蓋整個產品生命週期的4階段開發、測試與驗證程序,以確保SSD 控制晶片的品質。

從最初設計開發階段起步,先經過Silicon Motion的內部驗證,然後送交OEM驗證, 獲得OEM廠商的認證與核可採用後,還有後續的維護服務,最後再過渡到下一世代的產品開發設計。在這一連串程序中,SSD控制晶片將接受一系列嚴 苛的測試。

在Silicon Motion內部驗證階段,將進行這些測試:

透過第3方專業測試儀器,以及Silicon Motion內部團隊開發的進階腳本,依據PCIe SIG與NVMe Work Group的規範,進行PCIe與NVMe協議測試與回歸測試,藉此快速、精準地檢驗SSD控制晶片執行基本I/O指令的能力。
透過填盤50%與90%的壓力效能測試,將SSD空間填滿50%與90%後,執行各項效能測試,藉此模擬用戶長期使用後,SSD可用區塊空間大幅耗用情況下,是否仍能滿足基本效能需求,特別是藉此檢驗當SSD可用區塊接近耗盡的情況下,SSD控制晶片執行垃圾收集功能(Garbage Collection Collection,GC)的能力。
進行Warm Boot/Cold Boot/S3/S4/Modern Standby等測試,並利用專門製作的 斷電工具,執行數千圈的“上下電 / 睡喚醒”測試,模擬在嚴苛運作環境與主機板供 電不穩情況下,檢驗SSD控制晶片是否仍能穩定運作,並保護資料的完好。

圖二:上下電/睡喚醒壓力測試

以Dell、HP、Lenovo等大廠最新的平台為主,由測試工程團隊設計測試項目(如電源管理S3/S4/Modern Standby、讀寫壓力、效能、上斷電等測試),檢驗SSD控制晶片的相容性。
利用專業功率分析儀器對SSD控制晶片進行不同電源狀態(Power State)的功耗量測,搭配使用第3方軟件,模擬商業辦公模式中的使用者行為,並量測每個不同階段的功耗。
檢驗SSD 控制晶片內含的AES 128/256 加密、TCG Opal 2.0等安全性功能,另外還 有Ulink(TCG OPAL/Certification)、WHQL IEEE 1667、Bitlocker等安全性功能驗證。

而在OEM 廠商送驗階段,則將由合作的OEM 廠商進行這些測試:

Silicon Motion的測試工程團隊會先行執行部分可靠性測試(高低溫壓力測試等項目) ,OEM廠商會進行更多的可靠性驗證測試項目,檢驗SSD控制晶片能否達到可靠性指標,並由Silicon Motion團隊提供支援。
針對需要適應更多樣化操作環境的Notebook,還將由OEM廠商進行環境適應性測試,在模擬的惡劣環境下,檢驗包括SSD控制晶片在內的整台Notebook裝置,於惡劣環境中的運作能力,並由Silicon Motion團隊提供支援。

圖三:採用Chamber進行高低溫壓力測試

而通過這一系列測試,也保證了Silicon Motion SSD控制晶片的品質,具備因應各種操作環境,甚至包括嚴苛環境下的穩定性、可靠性、效能與安全性。

Silicon Motion消費級SSD控制晶片豐富的OEM應用實績

與眾多PC OEM廠商的豐富合作成果,也直接反映出Silicon Motion消費級SSD控制晶片的品質,以及測試驗證程序的成效。

Silicon Motion是當前SSD控制晶片的領導者,在消費級SSD市場擁有30%以上市占率,在OEM與品牌SSD產品上都獲得廣泛應用。

在PC OEM SSD領域,Silicon Motion消費級SSD控制晶片成功獲得鎧俠、三星、美光、SK海力士、Solidigm與WD的採用,為OEM SSD提供控制晶片,且已應用在HP、Dell、Lenovo、Asus與Acer等品牌PC與Notebook上產品,在這些一 線大廠的供應鏈中,扮演了關鍵角色。

而獲得眾多一線大廠OEM產品的核可採用,也代表Silicon Motion消費級SSD控制晶片的品質,通過這些廠商OEM驗證程序的考驗,為SSD控制晶片的穩定性、可靠性,以及保護資料的能力,提供了更充分的保障。