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[SMI] 慧荣主控固态硬盘上的土狗(Toggle)跳线到底是啥(科普)

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发表于 2023-2-17 22:55:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言:

慧荣是做第三方主控的厂商,他们为了兼容各种各样的颗粒,设计了一个很神奇的跳线
在以SATA为主的旧时代它叫:土狗(Toggle)跳线。(比如SM2246XT、2246EN、SM2256、2258XT、2258H等)
其主要作用是为了区分以三星和东芝(铠侠)为首的Toggle协议颗粒,以英特尔和镁光为首的ONFI协议颗粒,通常是,支持Toggle就贴,不支持就去掉
由于Toggle的读音近似“土狗”,所以大伙多“土狗跳线”代称。(但其实读音更近似:“踏狗”或者“偷狗”,估计是不怎么接地气,所以最后还是称之为“土狗”)
而在NVME崛起之后的新时代,我觉得它应该改名为:DDR高频跳线。(比如依旧是SATA的:SM2259XT、2259H、2259XT2,以及NVME的2260G、2262G、2262EN、2263XT、2263EN、2261XT、2269XT、2264G、2267XT、2267G、2268等)
因为这个跳线现在不仅Toggle协议的颗粒要它,ONFI4.0起也要它- -



旧时代:剪不断,理还乱

我们先来说说旧时代的事情
一开始是这个市面太乱,各家有各家的接口协议
于是英特尔和镁光跳出来拉着其他几个厂家成立了ONFI联盟(Open NAND Flash Interface,中文名:开放式NAND快闪存储器接口)
为了抗衡这个联盟,于是三星和东芝(现铠侠)这俩占全球70% NAND产能的大户合伙成立了Toggle联盟
这个东西看起来很简单对吧,但其中有个很大的坑,那就是其他原厂的态度
我们都知道,当时市面上除了这四家外,还有闪迪(现西数)和SK海力士(原现代),这俩货啥态度呢?
左右逢源!
虽然吧,这俩货本身就是ONFI联盟的成员
但闪迪因为和东芝有PY交易,技术、晶圆厂这些几乎都是一起的
所以就很尴尬
而海力士这个棒子企业嘛,旁边大哥三棒子搁那盯着呢
所以大家又尬住了
更何况,在神奇的台湾省,那里有一整套先进的电子代工技术
除了有个叫“台积电”的小代工厂外,还有个叫“群联”的小封装厂
群联拥有除晶圆制造外的一整套固态包括的颗粒封装和主控设计等端到端技术
它要晶圆,除三棒子外别家多多少少还是会给点面子
但很巧的是它也是ONFI联盟的一员
所以假设这有一颗同是东芝15NM制程的MLC晶圆(这里以9DFL为例)
东芝原厂,ID为:98,3A,A4,93,7A,D1 的就需要土狗跳线
群联封装,ID为:98,3A,A4,93,7A,51 的就不需要那个跳线
很是神奇
所以理论上,咱们DIY玩家遇到棒子和东芝原厂片,大多数都是需要跳土狗的
而英特尔镁光的片无论是不是都不需要
闪迪和东芝一样,看第六位ID是不是以纯数字结尾的,是就不跳
而海力士则看情况而定



混乱:SDR和DDR,Sync和Async,同步和异步

这里插个小曲,聊聊同步异步SDR和DDR的问题
按比较官方的说法

1.  SDR(Single Data Rate),写读数据使用上升沿或下降沿来触发。因为只用上升沿或下降沿,对信号准确性要求较低。

2.  DDR(Double Data Rate),写数据时通过MCU来控制DQS信号跳变沿来触发(即上升沿和下降沿均触发),所以对信号的准确性要求较高,(同步)可以通过增加同步时钟信号来提高信号的准确性,如ONFI2.0时的DDR就是使用此方式。(异步)另外还可以通过差分信号来提高信号准确性,Toggle下的DDR,ONFI3.0/ONFI4.0下的DDR也都支持DQS差分信号(DQS_t,DQS_c)来进行DDR操作

这基本上属于看得见,但是看不懂的状态
所以我尽量翻译成人话来讲讲
首先呢,同步和异步这个概念是只有在ONFI协议上才有的,Toggle协议一律为异步传输,也既SDR
因为ONFI是个开放式协议嘛,为了满足不同大哥的不同要求,往往过一阵就会往里面塞各种奇奇怪怪的东西
目前ONFI协议从1.0到5.1一共有13个版本,这个同步和异步的特性是在2.0版中加入的。(1.0、2.0、2.1、2.2、2.3a、3.0、3.1、3.2、4.0、4.1、4.2、5.0、5.1)


加入这个特性呢,是因为同步模式需要颗粒有着更高的质量,但尴尬的某些时候吧,它产品生产出来就必然有一些颗粒达不到这个质量要求,于是那些颗粒就被设置成了异步模式
以ONFI2.0为例,同步模式下颗粒能达到133MHz及其以上,而异步模式下却只能达到50MHz。(注意,此处的133MHz是DDR 266、266MT/s、266Mbps的意思,怎么说都行,只是单位不同而已)
当然,你可以吃饱了撑让能同步的颗粒走异步模式,它既然能支持同步模式那么高的频率,那就必然能支持异步,也即传统模式(Legacy Async),或称SDR模式
但如果你强行让异步的走同步,那做出来不稳定可别怪谁啊
正常情况下,你在英特尔/镁光颗粒开卡的时候会有个同步的选项,比如SM2246EN的选项在这,不选就默认传统模式(Legacy)


而SM2258H的选项则被更细分为了同步和异步(Sync和Async)


那是因为2246EN支持的大多数都是SLC和MLC(极小部分TLC,目前暂未见到固件),默认最高频率只有100MHz(DDR 200),理论上就不需要分的太细
而2258则需要兼容200MHz(DDR400)的TLC,加上毕竟是新一点的主控,肯定花里胡哨的东西要多搞点!
但它的最大缺点还是只支持1.8V VCCQ供电,很多颗粒都只能运行在较低的ONFI3.0和Toggle2.0
从2259起,主控支持1.2V电压,可以支持的颗粒频率就开始起飞
2259H这种带缓存的盘也能支持到250MHz(DDR 500)了


而2259XT更上一层楼,到了262.5MHz(DDR 525)


最新出的2259XT2虽然只有2CH,但它把头发往后一梳:400MHz(DDR 800)


一山更比一山高~~~
总算是在有生之年把7年前的ONFI 3.0和13年前的Toggle 2.0吃满了
可喜可贺!
我TM今天要站起来给2259XT2鼓掌!



新时代:望千帆,跃欲试

为什么我说在新时代,土狗跳线应该改为“DDR高频跳线”呢?
在这个时代的土狗跳线,除了Toggle阵营非纯数字结尾依旧必跳外,ONFI阵营的颗粒也得跳了!
有一次我在群里闲逛的时候,无意间看到某小白问某颗粒(这里暂时以NW951为例,这是一颗256G的B27A制程颗粒)同时支持1.2V电压和1.8V电压,那么到底用哪个电压好呢?
我给的答案是:电压能低就低
说白了同时支持这俩电压的意思是:在不同的电压模式下运行不同的协议模式
以这个不知道在哪捡来的B27A制程文档为例
当颗粒的VCCQ电压为1.2V时运行NV DDR3接口,而当颗粒电压为1.8V时,则运行NV DDR2以及异步模式
这个设计的主要作用,应该和前文一样是用来给不同体质的颗粒运行不同性能的
当然,还有电气不同也会影响信号的正常传输,从而影响颗粒的实际运行频率
所以他那个电压也不是规定死了非得1.2V,你也可以输出1.14-1.26V嘛,或者1.7-1.95V,总之只要不超过这个范围就行!
那么为啥非得要跳土狗呢?
因为要支持NV DDR3
这个问题的答案就是这么简单
所以实际上这个跳线承担的,是让颗粒工作在高频模式还是传统低频模式
而英特尔镁光之流,要上高频就必须得既要1.2V电压,又要土狗跳线
你看,这不就绕回来了


所以,为什么在PCIE新时代,没有见到慧荣的身影呢?
其中有着多方因素
但我觉得慧荣作为一家只负责主控方面的第三方主控厂,应该是按照客户要求办事
那么往年,客户的需求是什么呢?
是便宜,所以带缓存的主控很尴尬,主控比不带缓存的贵就算了,怎么还附带个DRAM的成本,这让各位老板怎么看呀
最痛苦的是,付出这么多代价,居然没啥屌用,客户把成品拿到手一看
实际用起来没多大差距(因为无缓主控前期有SLC模拟缓存撑着)
价格还贵了一大截(羊毛出在羊身上)
温度还贼拉高,烫得固件分分钟蒸发掉盘(发热元器件多了,颗粒也长期处于高频状态)
除了当个吉祥物,还不如参数价格都低人一等的XT系列好卖呢
于是各大厂商都减少采购量,慧荣就没有动力为本来很棒,性能很强的主控编写固件做适配修BUG等
然后就更没人买了
慧荣一看牛逼的不赚钱,垃圾的卖的飞起(指SM2258/59XT以及63XT)
挠了挠头掏出个SM2269XT
无外缓设计,内缓炸完直写1.2G/S,完爆SM2262EN
只不过是废了点寿命而已,反正都用不了多少P/E
洒洒水啦


阳光照在少年稚嫩的脸庞
我们都有美好的未来





补充内容 (2023-3-2 02:29):
此处所说的PCIE新时代,是指PCIE4.0及5.0
没普及的原因大多数归结于市场不景气,客户没需求,于是没动力

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发表于 2023-2-17 23:39:07 | 显示全部楼层
这种技术好贴,必须给大佬点个赞
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发表于 2023-2-18 00:15:18 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
逮到一只鸽子写的挺好,之前有两颗NW952和两颗NW956,查到的参数和ID是一样的,然后实际上在59XT2上952能看脸1.2v开,而956只能1.8v开当时只是一知半解,现在终于是明白原因了
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发表于 2023-2-18 10:27:41 | 显示全部楼层
一脸懵逼的进来,一脸懵逼的出去
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发表于 2023-2-18 11:45:40 | 显示全部楼层
这个应该给以点赞
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发表于 2023-2-18 12:01:27 | 显示全部楼层
风沙大佬出来科普,规范跳线的称呼,是好事,支持一个!
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发表于 2023-2-18 12:27:04 | 显示全部楼层
69XT 2T B47跑2200直写都不在话下的
但是我个人认为,有缓还是最好
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发表于 2023-2-18 13:02:59 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
优秀科普贴。
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发表于 2023-2-18 13:38:59 | 显示全部楼层
好像是风沙鸽
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发表于 2023-2-18 15:13:06 | 显示全部楼层
这个文章写的好,哪里收集来的资料,比一些卖家精通多了。
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发表于 2023-2-18 15:29:11 | 显示全部楼层
大佬,帮我看看,我这个开出来写只有一百多,是不是参数不对,谢谢!
https://www.mydigit.cn/thread-370329-1-1.html
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发表于 2023-2-18 18:10:14 | 显示全部楼层
所以这两方面的功能为什么能做到同一个跳线呢?旧的toggle和新的onfi相同之处是什么?
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发表于 2023-2-18 20:45:31 | 显示全部楼层
Avidia 发表于 2023-2-18 12:27
69XT 2T B47跑2200直写都不在话下的
但是我个人认为,有缓还是最好

据说有缓可以减小写入放大
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发表于 2023-2-18 23:06:17 | 显示全部楼层
强啊,绝对技术贴
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发表于 2023-2-18 23:31:46 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
看了一会,收获不小,明白了不少事情。
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发表于 2023-2-19 01:09:08 | 显示全部楼层
这种技术好贴     
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发表于 2023-2-19 13:09:41 | 显示全部楼层
懂不懂无所谓,反正俺是看完了的

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发表于 2023-2-19 13:21:56 | 显示全部楼层
好贴,好贴,必须顶,看着内容过瘾。
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发表于 2023-2-19 20:36:49 | 显示全部楼层
以前虽然懂一点
看完我才发现,这真的是专业人事的活啊
好复杂的样子,我这辈子绝对不碰diy固态硬盘的事
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