工業(yè)級計算機（Industrial PC，簡稱IPC）近年來已廣泛運用在軍事、車用、游戲、航空、醫(yī)療、通訊以及服務(wù)器設(shè)備等各項產(chǎn)品，據(jù)市調(diào)機構(gòu)Gartner分析，2014年工業(yè)級計算機全球出貨量一千兩百萬臺，預(yù)估至2017年出貨量將直逼一千五百萬臺，短短三年之內(nèi)成長了25%，IPC前景一片看好。

在全球經(jīng)濟體系占有一席之地的中國市場，自90年代開始積極投入到IPC市場，相關(guān)企業(yè)如雨后春筍般地涌現(xiàn)；中國政府近年來著重基礎(chǔ)建設(shè)，影響中國IPC市場開發(fā)深遠，我們從圖示一：中國和全球市場IPC發(fā)展比重，發(fā)現(xiàn)中國和全球發(fā)展重心大相徑庭，中國方面投入鐵路與基礎(chǔ)建設(shè)和能源比重最大，醫(yī)療設(shè)備較少。2014年中國政府已計劃在36個城市推動鐵路系統(tǒng)，采用IPC業(yè)者研發(fā)制造的旅客訊息系統(tǒng)（PIS:Passenger Information System），估計目前各大城市的鐵路系統(tǒng)投資約人民幣5億七千萬元，金額不容小覷。

圖示一：中國及全球市場IPC發(fā)展比重，來源：金勝電子2014 SSDA技術(shù)研討會報告

在IPC儲存媒介方面，其中以固態(tài)硬盤SSD技術(shù)的穩(wěn)定度佳、使用壽命延長、無機械結(jié)構(gòu)性問題、高速讀取功能等諸多優(yōu)點廣受IPC廠商青睞，連同帶動成本價格下降，SSD取代傳統(tǒng)硬盤（HDD）已逐步成趨勢。我們可從Gartner提供的數(shù)據(jù)得知，SSD在工業(yè)自動化（Industrial Automation）應(yīng)用的出貨量由2014年的八百萬臺成長至2017年的一千兩百零九萬臺規(guī)模，平均容量由22.7GB擴充至57.7GB（圖示二：2013-2017 IA SSD數(shù)據(jù)），通過持續(xù)性的市場拉力以及技術(shù)推力，SSD儼然已成為IPC市場的新寵兒。

圖示二：2013-2017 IPC SSD數(shù)據(jù)，來源：Gartner

深耕SSD領(lǐng)域多年的百佳泰，將透過本篇文章深入淺出介紹SSD在IPC發(fā)展之應(yīng)用及趨勢，期望透過百佳泰SSD全方位質(zhì)量、效能驗證與客制化服務(wù)，為IPC服務(wù)再升級。

SSD技術(shù)趨勢分析及測試解決方案

在SSD硬件材料成本（BOM Cost）中，閃存（NAND FLASH）占總成本的百分之九十，閃存可分為幾種不同的技術(shù)，其中SLC（Single-Level Cell）技術(shù)的優(yōu)點為傳輸速度快、可抹寫次數(shù)最高、功耗低，然而每個單位儲存信息較少，須花較高成本生產(chǎn)；MLC（Multi-Level Cell）可以在每個儲存單元內(nèi)儲存較多信息位，可降低生產(chǎn)成本，但傳輸速度較慢、可抹寫壽命較SLC低、功耗高。目前IPC廠商在制造方面，低容量產(chǎn)品采用SLC技術(shù)為主，而中高容量都轉(zhuǎn)往采用MLC技術(shù)，成本是廠商重要考慮關(guān)鍵之一。

隨著微型化趨勢，SSD不斷被應(yīng)用在新興產(chǎn)品上，NAND FLASH制程技術(shù)也從3X納米發(fā)展至2X奈米乃至1X奈米，成本結(jié)構(gòu)雖不斷下降，但錯誤檢查及校正數(shù)（ECC:Error Checking and Correcting）卻上升，抹寫次數(shù)（P/E Cycle: Programming/Erase Cycle）也隨之降低，尤其以MLC出現(xiàn)的問題尤其嚴(yán)重，請參考圖示3：SLC、MLC P/E Cycles和ECC bit。不少IPC廠商針對MLC Flash的耗損平均技術(shù)（Wear-Leveling）演算、ECC等問題研發(fā)出相關(guān)解決技術(shù)，以提升產(chǎn)品的表現(xiàn)能力，并可延長SSD使用的壽命。

圖3：SLC、MLC P/E Cycles和ECC bit

除了解決MLC問題之外，廠商也致力研發(fā)另一新興技術(shù)iSLC或稱A+SLC，藉由調(diào)整固件以延長約10倍的MLC壽命，傳輸效能及重復(fù)抹寫次數(shù)穩(wěn)定度直逼SLC，價格介于SLC與MLC之間，CP值較傳統(tǒng)MLC高。

儲存裝置的傳輸接口，隨著傳輸速率與帶寬需求，由早期PATA、SATA I、SATA II、SATA III，一路發(fā)展至PCIe Gen II、PCIe Gen III。封裝大小更隨著智能型手機、平板計算機等體積輕巧的裝置盛行，SSD朝向更高速、低耗能、微型化發(fā)展，從2.5”、Half Slim、M.2、mSATA至uSSD、CF（CompactFlash）卡等SFF（Small Form Factor）SSD產(chǎn)品，發(fā)展更加多元化。

工業(yè)級SSD通常因其作業(yè)環(huán)境特殊（譬如耐震、防塵、溫度忍受范圍等），在質(zhì)量及穩(wěn)定度方面，相較于消費性SSD其要求更加嚴(yán)格。百佳泰歸納了四大項IPC SSD考慮重點，提供給相關(guān)廠商參考以檢視SSD質(zhì)量。首先需注意的是固體可靠度，例如讀寫效能、斷電數(shù)據(jù)流失問題、低溫和高溫是否容易造成內(nèi)存訊號衰竭等。第二項考慮為軟硬件兼容性，一個富有彈性的SSD設(shè)計，必須能和不同系統(tǒng)平臺、操作系統(tǒng)﹝Windows、Linux等﹞以及應(yīng)用軟件高度兼容；第三，閃存的質(zhì)量與壽命，無論晶圓片區(qū)塊挑選、制造以及相關(guān)技術(shù)皆會影響內(nèi)存質(zhì)量；最后是和整體SSD質(zhì)量有關(guān)，包括接口傳輸速度、是否具EMI/ESD的PCBA設(shè)計等。第一點及第二點以軟固件面向切入，第三點和第四點則和硬件相關(guān)。

針對工規(guī)SSD，百佳泰特別開發(fā)了相對應(yīng)的驗證，基本硬件測試含蓋DDR內(nèi)存訊號管理、NAND FLASH管理測試、電源消耗測試、零組件驗證以及總線接口測試。電耗測試包含睡眠模式（idle、devslp等）量測、4K隨機讀取/寫入，64/128K連續(xù)讀寫耗電量測；零組件驗證（Component Validation）如溫度量測（Thermal Measurement）、背動組件額定值衰減測試（Capacitor/Resistor/Inductor De-rating Test）；另外，總線接口（Bus Interface）相關(guān)的物理層與協(xié)議層測試、Logo相符性及插拔測試也是重點之一。

固件可靠度測試包含電源中斷時數(shù)據(jù)保護（PLP, power loss protection Test）測試以及抹寫壽命（P/E CYCLE）測試，為預(yù)防閃存轉(zhuǎn)換層（Flash Translation Layer）毀壞、氣溫影響亦或是不良ECC設(shè)計造成數(shù)據(jù)流失等潛在危機發(fā)生，這時需要靠長時間壓力測試（Stress Test）以及壽命容忍度測試（Endurance Test）以確認(rèn)SSD是否具備強韌的保護機制。關(guān)于整體效能測試，百佳泰可提供最基本的測試工具，譬如CDM（CrystalDiskMark）、AS SSD Benchmark、HD Tune、ATTO Disk，I/O效能評測工具如IO Meter、VDBench以及微軟StorScore等。另可藉由百佳泰用戶體驗小組，設(shè)計不同情境及提供考慮因素，協(xié)助驗證并解決軟硬件兼容性問題。綜合以上硬件、固件及軟件全方位的驗證服務(wù)，我們更期望未來能夠結(jié)合硬件廠商研發(fā)的SLC/A+ SLC技術(shù)，發(fā)揮韌體驗證之附加價值。

現(xiàn)今IPC朝向云端服務(wù)發(fā)展，SSD開始取代HDD擔(dān)任起企業(yè)級云端服務(wù)器的儲存核心，以其更快速的傳輸速度、IOPS﹝I/O Per Second﹞、延遲時間﹝latency﹞提供企業(yè)級應(yīng)用如檔案管理、即時消息、串流媒體、電子郵件、企業(yè)及信息系統(tǒng)，甚至結(jié)合在線購物等多功能角色（參考圖標(biāo)四：企業(yè)級云端應(yīng)用），其效能與可靠性需求較消費性SSD，需要更復(fù)雜的技術(shù)及驗證。企業(yè)級效能測試包含以數(shù)據(jù)庫在線交易（Database OLTP Benchmark）為主的MySQL測試，虛擬化技術(shù)的VMware、VMmark、SPECvirt、Login VSI測試以及云端服務(wù)測試YCSB﹝Yahoo Cloud Service Benchmark﹞，若欲得知更多企業(yè)儲存設(shè)備信息，請參考百佳泰技術(shù)文章：企業(yè)級儲存設(shè)備（Enterprise Storage）運用趨勢與效能評量驗證。

圖示四：企業(yè)級云端應(yīng)用

SSD儲存技術(shù)以其穩(wěn)定度佳、使用壽命延長、無機械結(jié)構(gòu)問題、高速讀取功能等諸多優(yōu)點廣受IPC廠商青睞。在整個IPC發(fā)展歷程，SSD已成為主流解決方案。百佳泰SSD驗證團隊能夠洞悉SSD主流市場、掌握關(guān)鍵技術(shù)，不但可提供IPC SSD相關(guān)測試服務(wù)，更結(jié)合市場營銷知識為您提供最完整的產(chǎn)品競爭分析報告。通過每年固定和國際大廠新品測試驗證及技術(shù)咨詢，我們不斷提升的技術(shù)能力能協(xié)助潛在客戶設(shè)計改良建議，并提供客制化服務(wù)，百佳泰全方位SSD質(zhì)量及效能驗證服務(wù)，為您的IPC再升級。