不让Apple MacBook Air薄化设计专美于前,英特尔力拱Ultrabook技术方案,但为了令产品具薄型化设计优势,传统舍弃光驱的设计虽可让产品显得更薄,但无法舍弃的硬盘元件,则必须改采更趋薄化的硬盘设计或是直接换用SSD解决方案,来达到产品薄化的积极手段。
在Apple推出iPad后,9.7寸中小型屏幕设计,已侵蚀部分小型笔记本的市场,加上针对小型笔记本推出的MacBook Air,更让超可携型态的轻薄本的竞争条件变得更加严苛,追求极致轻薄已经成为笔记本设计无法回头的单行道,但在WinTel架构下,想达到轻薄化设计除了移除光驱外,首要必须克服的即是大型储存媒体的薄化设计。
目前已趋于成熟的SSD(Solid State Drive)固态硬盘的简称,即是是在标准NAND快闪存储器的元件基础上,建构的新一代低功耗、耐用的储存系统。SSD的特色在于无硬盘耗电量大、内存机械元件易故障问题,而是采全电子化的读/写机制,自然无传统硬盘应用限制,加上集成电路透过封装技术集成,可令SSD模块在相同的体积下可轻松令储存容量数倍提升,目前已成为笔记本产品薄化的重要设计方案选项。
NAND Flash容量持续倍增 低成本增加导入优势
半导体制程持续改善,目前NAND Flash单位容量倍数增加、成本压低,应用大量NAND Flash的SSD目前主流容量为128/256GB,虽然成本与传统硬盘仍相差甚远,但在高单价的Ultrabook产品设计中仍是相当具吸引力的设计方案。
至于运用SSD模块,以Apple的MacBook Air算是在量产产品大量预载标准配备的市售产品,对于最终产品体积缩减设计可以取得更多开发优势。另在模块厂方面,SSD模块分Full Size与Half Size不同尺寸(Full Size mSATA SSD尺寸50.8 x 29.85mm;Half Sized mSATA SSD尺寸26.8 x 29.85mm)要求的扩充SSD载板,模块产品较2.5寸机构设计的升级型SSD少了外壳尺寸、材料,SSD模块卡约6~7g,光在构型、重量各方面,都是目前Ultrabook较佳集成储存方案。
即便传统硬盘厂商,在面对SSD的竞争下,尝试在现有的技术条件下进行硬盘机的积极薄化设计改善,但实际上仍摆脱不了硬盘机需驱动马达、读取臂、碟盘、机箱等设计限制,在产品厚度上无法达到如SSD单片PCB板的薄化水平。
传统硬盘零组件薄化不易 凸显SSD装载优势
而目前薄型硬盘在物理限制下所达到的薄化设计,对读取效能也会造成影响,成本、效益评估是否具备SSD的装载优势,除了容量、成本方面的优势外,在功耗、体积、效能各方面均较SSD方案逊色。
SSD的性能表现,以Intel的SSD模块产品为例,大多能达到超过200MB/s读取、150MB/s写入水平,多数采用Sandforce主控芯片的SSD模块,亦可达到读取240MB/s、写入180MB/s以上表现能力,同时测试4KB小档案的随机读/写可具备30,000 IOPS(Input/Output Operations Per Second),SSD平均资料存取时间为0.1ms,效能表现亮眼。
Ultrabook产品的储存方案,目前因应薄化设计,大多直接将储存元件采SSD方案设计,但在使用的传输接口方面,因应不同装载需求,SSD仍有SATA、eSATA、CE-ATA等不同接口设计方案,目前多数Ultrabook产品大多采mSATA(mini-SATA)方案。mSATA技术架构即为利用Mini PCIe(Peripheral Component Interconnect express)接口来连接运算系统与储存装置。
mSATA接口技术 强化SSD导入笔记本产品优势
mSATA接口技术方案早期多运用于工控计算机,直到Apple MacBook Air导入mSATA令产品达到极度薄化设计,mSATA接口技术方案才逐渐受到重视。实际上mSATA并不算是全新技术,由于mSATA规格原先就是建构在PCIe接口基础上,光是PCIe的接口技术以可达2.5Gb/s传输速率,比现阶段的USB 2.0/3.0都更快。
尤其因应固态硬盘SSD的连接应用,由于SSD读/写性能已大幅超越机械式硬盘,加上SSD只要载板布线即可以完成连接,搭配小型mSATA模块方式制作对设计集成而言并不会造成开发瓶颈,但相同的设计限制(空间、尺寸)若以传统硬盘进行,就可能行不通。
mSATA型态SSD模块,即采行Mini-PCI Express模块方案,来与系统载板进行连接,对于模块化产品组合,早已是笔记本产品相当常用的一种弹性设计方案,目前PCIe 3.0接口已可达到8Gb/s传输极限。
相较目前热门的USB 3.0的规格效能5Gb/s超越甚多,即便USB 3.0在接口规格也能支持内接装置连接需求,同时亦可达到简化产品设计,但相较PCIe接口技术,USB 3.0于系统开发资源却显得较为薄弱,如参考设计与驱动技术支持,都呈现少于PCIe的设计方案资源,实际进行产品开发会出现耗用的研发成本较高、时程较久的问题。
以Ultrabook设计需求而言,采mSATA设计的SSD模块,在零组件体积具绝佳优势,如连接器的设计mSATA为延续mini-PCIe的单载板型态连接器电气接口,相较传统硬盘常用的SATA接口构型,在尺寸的厚度上就占极佳优势,加上模块为平整构型,容易在机构空间找到置放空间。
Ultrabook采用mSATA载板亦可减省连接器备料成本,mSATA采行与Mini-PCI Express相同电气接口,经由统一的构型设计,可运用扩充卡或模块化设计方案,因应不同笔记本电脑设计需求。