工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)（Industrial PC，簡(jiǎn)稱IPC）近年來(lái)已廣泛運(yùn)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(xiàng)產(chǎn)品，據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)Gartner分析，2014年工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)全球出貨量一千兩百萬(wàn)臺(tái)，預(yù)估至2017年出貨量將直逼一千五百萬(wàn)臺(tái)，短短三年之內(nèi)成長(zhǎng)了25%，IPC前景一片看好。

在全球經(jīng)濟(jì)體系占有一席之地的中國(guó)市場(chǎng)，自90年代開(kāi)始積極投入到IPC市場(chǎng)，相關(guān)企業(yè)如雨后春筍般地涌現(xiàn)；中國(guó)政府近年來(lái)著重基礎(chǔ)建設(shè)，影響中國(guó)IPC市場(chǎng)開(kāi)發(fā)深遠(yuǎn)，我們從圖示一：中國(guó)和全球市場(chǎng)IPC發(fā)展比重，發(fā)現(xiàn)中國(guó)和全球發(fā)展重心大相徑庭，中國(guó)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(guó)政府已計(jì)劃在36個(gè)城市推動(dòng)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(jì)目前各大城市的鐵路系統(tǒng)投資約人民幣5億七千萬(wàn)元，金額不容小覷。

圖示一：中國(guó)及全球市場(chǎng)IPC發(fā)展比重，來(lái)源：金勝電子2014 SSDA技術(shù)研討會(huì)報(bào)告

在IPC儲(chǔ)存媒介方面，其中以固態(tài)硬盤(pán)SSD技術(shù)的穩(wěn)定度佳、使用壽命延長(zhǎng)、無(wú)機(jī)械結(jié)構(gòu)性問(wèn)題、高速讀取功能等諸多優(yōu)點(diǎn)廣受IPC廠商青睞，連同帶動(dòng)成本價(jià)格下降，SSD取代傳統(tǒng)硬盤(pán)（HDD）已逐步成趨勢(shì)。我們可從Gartner提供的數(shù)據(jù)得知，SSD在工業(yè)自動(dòng)化（Industrial Automation）應(yīng)用的出貨量由2014年的八百萬(wàn)臺(tái)成長(zhǎng)至2017年的一千兩百零九萬(wàn)臺(tái)規(guī)模，平均容量由22.7GB擴(kuò)充至57.7GB（圖示二：2013-2017 IA SSD數(shù)據(jù)），通過(guò)持續(xù)性的市場(chǎng)拉力以及技術(shù)推力，SSD儼然已成為IPC市場(chǎng)的新寵兒。

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

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

SSD技術(shù)趨勢(shì)分析及測(cè)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(diǎn)為傳輸速度快、可抹寫(xiě)次數(shù)最高、功耗低，然而每個(gè)單位儲(chǔ)存信息較少，須花較高成本生產(chǎn)；MLC（Multi-Level Cell）可以在每個(gè)儲(chǔ)存單元內(nèi)儲(chǔ)存較多信息位，可降低生產(chǎn)成本，但傳輸速度較慢、可抹寫(xiě)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(shì)，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(cuò)誤檢查及校正數(shù)（ECC:Error Checking and Correcting）卻上升，抹寫(xiě)次數(shù)（P/E Cycle: Programming/Erase Cycle）也隨之降低，尤其以MLC出現(xiàn)的問(wèn)題尤其嚴(yán)重，請(qǐng)參考圖示3：SLC、MLC P/E Cycles和ECC bit。不少IPC廠商針對(duì)MLC Flash的耗損平均技術(shù)（Wear-Leveling）演算、ECC等問(wèn)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(zhǎng)SSD使用的壽命。

圖3：SLC、MLC P/E Cycles和ECC bit

除了解決MLC問(wèn)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(zhǎng)約10倍的MLC壽命，傳輸效能及重復(fù)抹寫(xiě)次數(shù)穩(wěn)定度直逼SLC，價(jià)格介于SLC與MLC之間，CP值較傳統(tǒng)MLC高。

儲(chǔ)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(jī)、平板計(jì)算機(jī)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(jí)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(fèi)性SSD其要求更加嚴(yán)格。百佳泰歸納了四大項(xiàng)IPC SSD考慮重點(diǎn)，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(xiě)效能、斷電數(shù)據(jù)流失問(wèn)題、低溫和高溫是否容易造成內(nèi)存訊號(hào)衰竭等。第二項(xiàng)考慮為軟硬件兼容性，一個(gè)富有彈性的SSD設(shè)計(jì)，必須能和不同系統(tǒng)平臺(tái)、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(wú)論晶圓片區(qū)塊挑選、制造以及相關(guān)技術(shù)皆會(huì)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(jì)等。第一點(diǎn)及第二點(diǎn)以軟固件面向切入，第三點(diǎn)和第四點(diǎn)則和硬件相關(guān)。

針對(duì)工規(guī)SSD，百佳泰特別開(kāi)發(fā)了相對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證，基本硬件測(cè)試含蓋DDR內(nèi)存訊號(hào)管理、NAND FLASH管理測(cè)試、電源消耗測(cè)試、零組件驗(yàn)證以及總線接口測(cè)試。電耗測(cè)試包含睡眠模式（idle、devslp等）量測(cè)、4K隨機(jī)讀取/寫(xiě)入，64/128K連續(xù)讀寫(xiě)耗電量測(cè)；零組件驗(yàn)證（Component Validation）如溫度量測(cè)（Thermal Measurement）、背動(dòng)組件額定值衰減測(cè)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(cè)試、Logo相符性及插拔測(cè)試也是重點(diǎn)之一。

固件可靠度測(cè)試包含電源中斷時(shí)數(shù)據(jù)保護(hù)（PLP, power loss protection Test）測(cè)試以及抹寫(xiě)壽命（P/E CYCLE）測(cè)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(jì)造成數(shù)據(jù)流失等潛在危機(jī)發(fā)生，這時(shí)需要靠長(zhǎng)時(shí)間壓力測(cè)試（Stress Test）以及壽命容忍度測(cè)試（Endurance Test）以確認(rèn)SSD是否具備強(qiáng)韌的保護(hù)機(jī)制。關(guān)于整體效能測(cè)試，百佳泰可提供最基本的測(cè)試工具，譬如CDM（CrystalDiskMark）、AS SSD Benchmark、HD Tune、ATTO Disk，I/O效能評(píng)測(cè)工具如IO Meter、VDBench以及微軟StorScore等。另可藉由百佳泰用戶體驗(yàn)小組，設(shè)計(jì)不同情境及提供考慮因素，協(xié)助驗(yàn)證并解決軟硬件兼容性問(wèn)題。綜合以上硬件、固件及軟件全方位的驗(yàn)證服務(wù)，我們更期望未來(lái)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(yàn)證之附加價(jià)值。

現(xiàn)今IPC朝向云端服務(wù)發(fā)展，SSD開(kāi)始取代HDD擔(dān)任起企業(yè)級(jí)云端服務(wù)器的儲(chǔ)存核心，以其更快速的傳輸速度、IOPS﹝I/O Per Second﹞、延遲時(shí)間﹝latency﹞提供企業(yè)級(jí)應(yīng)用如檔案管理、即時(shí)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(gòu)物等多功能角色（參考圖標(biāo)四：企業(yè)級(jí)云端應(yīng)用），其效能與可靠性需求較消費(fèi)性SSD，需要更復(fù)雜的技術(shù)及驗(yàn)證。企業(yè)級(jí)效能測(cè)試包含以數(shù)據(jù)庫(kù)在線交易（Database OLTP Benchmark）為主的MySQL測(cè)試，虛擬化技術(shù)的VMware、VMmark、SPECvirt、Login VSI測(cè)試以及云端服務(wù)測(cè)試YCSB﹝Yahoo Cloud Service Benchmark﹞，若欲得知更多企業(yè)儲(chǔ)存設(shè)備信息，請(qǐng)參考百佳泰技術(shù)文章：企業(yè)級(jí)儲(chǔ)存設(shè)備（Enterprise Storage）運(yùn)用趨勢(shì)與效能評(píng)量驗(yàn)證。

圖示四：企業(yè)級(jí)云端應(yīng)用

SSD儲(chǔ)存技術(shù)以其穩(wěn)定度佳、使用壽命延長(zhǎng)、無(wú)機(jī)械結(jié)構(gòu)問(wèn)題、高速讀取功能等諸多優(yōu)點(diǎn)廣受IPC廠商青睞。在整個(gè)IPC發(fā)展歷程，SSD已成為主流解決方案。百佳泰SSD驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)能夠洞悉SSD主流市場(chǎng)、掌握關(guān)鍵技術(shù)，不但可提供IPC SSD相關(guān)測(cè)試服務(wù)，更結(jié)合市場(chǎng)營(yíng)銷知識(shí)為您提供最完整的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)分析報(bào)告。通過(guò)每年固定和國(guó)際大廠新品測(cè)試驗(yàn)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(jì)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(yàn)證服務(wù)，為您的IPC再升級(jí)。