工业级计算机（Industrial PC，简称IPC）近年来已广泛运用在军事、车用、游戏、航空、医疗、通讯以及服务器设备等各项产品，据市调机构Gartner分析，2014年工业级计算机全球出货量一千两百万台，预估至2017年出货量将直逼一千五百万台，短短三年之内成长了25%，IPC前景一片看好。
在全球经济体系占有一席之地的中国市场，自90年代开始积极投入到IPC市场，相关企业如雨后春笋般地涌现；中国政府近年来着重基础建设，影响中国IPC市场开发深远，我们从图示一：中国和全球市场IPC发展比重，发现中国和全球发展重心大相径庭，中国方面投入铁路与基础建设和能源比重最大，医疗设备较少。2014年中国政府已计划在36个城市推动铁路系统，采用IPC业者研发制造的旅客讯息系统（PIS:Passenger Information System），估计目前各大城市的铁路系统投资约人民币5亿七千万元，金额不容小觑。
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IPC市场 |
全球比重 |
中国比重 |
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工业自动化（Industrial Automation） |
48% |
21% |
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智能服务（Smart Service） |
8% |
11% |
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铁路与基础建设（Rail transit and infrastructure construction） |
12% |
40% |
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通讯（Communication） |
7% |
10% |
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医疗设备（Medical Equipment） |
12% |
N/A |
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能源（Power Energy） |
N/A |
13% |
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其他（Others） |
13% |
5% |
图示一：中国及全球市场IPC发展比重，来源：金胜电子2014 SSDA技术研讨会报告
在IPC储存媒介方面，其中以固态硬盘SSD技术的稳定度佳、使用寿命延长、无机械结构性问题、高速读取功能等诸多优点广受IPC厂商青睐，连同带动成本价格下降，SSD取代传统硬盘（HDD）已逐步成趋势。我们可从Gartner提供的数据得知，SSD在工业自动化（Industrial Automation）应用的出货量由2014年的八百万台成长至2017年的一千两百零九万台规模，平均容量由22.7GB扩充至57.7GB（图示二：2013-2017 IA SSD数据），通过持续性的市场拉力以及技术推力，SSD俨然已成为IPC市场的新宠儿。
图示二：2013-2017 IPC SSD数据，来源：Gartner
深耕SSD领域多年的百佳泰，将透过本篇文章深入浅出介绍SSD在IPC发展之应用及趋势，期望透过百佳泰SSD全方位质量、效能验证与客制化服务，为IPC服务再升级。
SSD技术趋势分析及测试解决方案
在SSD硬件材料成本（BOM Cost）中，闪存（NAND FLASH）占总成本的百分之九十，闪存可分为几种不同的技术，其中SLC（Single-Level Cell）技术的优点为传输速度快、可抹写次数最高、功耗低，然而每个单位储存信息较少，须花较高成本生产；MLC（Multi-Level Cell）可以在每个储存单元内储存较多信息位，可降低生产成本，但传输速度较慢、可抹写寿命较SLC低、功耗高。目前IPC厂商在制造方面，低容量产品采用SLC技术为主，而中高容量都转往采用MLC技术，成本是厂商重要考虑关键之一。
随着微型化趋势，SSD不断被应用在新兴产品上，NAND FLASH制程技术也从3X纳米发展至2X奈米乃至1X奈米，成本结构虽不断下降，但错误检查及校正数（ECC:Error Checking and Correcting）却上升，抹写次数（P/E Cycle: Programming/Erase Cycle）也随之降低，尤其以MLC出现的问题尤其严重，请参考图示3：SLC、MLC P/E Cycles和ECC bit。不少IPC厂商针对MLC Flash的耗损平均技术（Wear-Leveling）演算、ECC等问题研发出相关解决技术，以提升产品的表现能力，并可延长SSD使用的寿命。
图3：SLC、MLC P/E Cycles和ECC bit
除了解决MLC问题之外，厂商也致力研发另一新兴技术iSLC或称A+SLC，藉由调整固件以延长约10倍的MLC寿命，传输效能及重复抹写次数稳定度直逼SLC，价格介于SLC与MLC之间，CP值较传统MLC高。
储存装置的传输接口，随着传输速率与带宽需求，由早期PATA、SATA I、SATA II、SATA III，一路发展至PCIe Gen II、PCIe Gen III。封装大小更随着智能型手机、平板计算机等体积轻巧的装置盛行，SSD朝向更高速、低耗能、微型化发展，从2.5”、Half Slim、M.2、mSATA至uSSD、CF（CompactFlash）卡等SFF（Small Form Factor）SSD产品，发展更加多元化。
工业级SSD通常因其作业环境特殊（譬如耐震、防尘、温度忍受范围等），在质量及稳定度方面，相较于消费性SSD其要求更加严格。百佳泰归纳了四大项IPC SSD考虑重点，提供给相关厂商参考以检视SSD质量。首先需注意的是固体可靠度，例如读写效能、断电数据流失问题、低温和高温是否容易造成内存讯号衰竭等。第二项考虑为软硬件兼容性，一个富有弹性的SSD设计，必须能和不同系统平台、操作系统﹝Windows、Linux等﹞以及应用软件高度兼容；第三，闪存的质量与寿命，无论晶圆片区块挑选、制造以及相关技术皆会影响内存质量；最后是和整体SSD质量有关，包括接口传输速度、是否具EMI/ESD的PCBA设计等。第一点及第二点以软固件面向切入，第三点和第四点则和硬件相关。
针对工规SSD，百佳泰特别开发了相对应的验证，基本硬件测试含盖DDR内存讯号管理、NAND FLASH管理测试、电源消耗测试、零组件验证以及总线接口测试。电耗测试包含睡眠模式（idle、devslp等）量测、4K随机读取/写入，64/128K连续读写耗电量测；零组件验证（Component Validation）如温度量测（Thermal Measurement）、背动组件额定值衰减测试（Capacitor/Resistor/Inductor De-rating Test）；另外，总线接口（Bus Interface）相关的物理层与协议层测试、Logo相符性及插拔测试也是重点之一。
固件可靠度测试包含电源中断时数据保护（PLP, power loss protection Test）测试以及抹写寿命（P/E CYCLE）测试，为预防闪存转换层（Flash Translation Layer）毁坏、气温影响亦或是不良ECC设计造成数据流失等潜在危机发生，这时需要靠长时间压力测试（Stress Test）以及寿命容忍度测试（Endurance Test）以确认SSD是否具备强韧的保护机制。关于整体效能测试，百佳泰可提供最基本的测试工具，譬如CDM（CrystalDiskMark）、AS SSD Benchmark、HD Tune、ATTO Disk，I/O效能评测工具如IO Meter、VDBench以及微软StorScore等。另可藉由百佳泰用户体验小组，设计不同情境及提供考虑因素，协助验证并解决软硬件兼容性问题。综合以上硬件、固件及软件全方位的验证服务，我们更期望未来能够结合硬件厂商研发的SLC/A+ SLC技术，发挥韧体验证之附加价值。
现今IPC朝向云端服务发展，SSD开始取代HDD担任起企业级云端服务器的储存核心，以其更快速的传输速度、IOPS﹝I/O Per Second﹞、延迟时间﹝latency﹞提供企业级应用如档案管理、即时消息、串流媒体、电子邮件、企业及信息系统，甚至结合在线购物等多功能角色（参考图标四：企业级云端应用），其效能与可靠性需求较消费性SSD，需要更复杂的技术及验证。企业级效能测试包含以数据库在线交易（Database OLTP Benchmark）为主的MySQL测试，虚拟化技术的VMware、VMmark、SPECvirt、Login VSI测试以及云端服务测试YCSB﹝Yahoo Cloud Service Benchmark﹞，若欲得知更多企业储存设备信息，请参考百佳泰技术文章：企业级储存设备（Enterprise Storage）运用趋势与效能评量验证。
图示四：企业级云端应用
SSD储存技术以其稳定度佳、使用寿命延长、无机械结构问题、高速读取功能等诸多优点广受IPC厂商青睐。在整个IPC发展历程，SSD已成为主流解决方案。百佳泰SSD验证团队能够洞悉SSD主流市场、掌握关键技术，不但可提供IPC SSD相关测试服务，更结合市场营销知识为您提供最完整的产品竞争分析报告。通过每年固定和国际大厂新品测试验证及技术咨询，我们不断提升的技术能力能协助潜在客户设计改良建议，并提供客制化服务，百佳泰全方位SSD质量及效能验证服务，为您的IPC再升级。