[an error occurred while processing this directive]

Новые модели:

Новые обзоры:

Версия для печати

Флэш-память в применение к МР3-плеерам

МР3-плееры – глобальные рынки>>>

МР3-плееры – глобальные рынки. Давление со стороны устройств-заменителей>>>

Классификация современных цифровых плееров и перспективы отрасли>>>

Используемые технологии и решения >>>

OEM на рынке цифровых плееров>>>

Российский рынок цифровых плееров – частные марки>>>

Ценообразование на мр3 плееры, тенденции>>>

Любое устройство отображения информации нуждается в контенте, который оно будет проигрывать, будь то аудио, видео, статичные изображения или текст. Оно может получать их извне по проводному или беспроводному соединению либо «носить» их с собой. И хотя MP3-плееры часто имеют возможность приема FM-радио, популярность эти устройства заслужили, прежде всего, за счет возможности проигрывания контента с носителя.

Неудивительно, что носитель, память с самого начала были ключевыми элементами цифровых плееров, а их емкость является одной из основных их характеристик. Именно то, какой тип носителя используется в устройстве, является классифицирующим признаком, относит его к тому или иному подклассу, к примеру, флэш-плееров или CD-MP3-плееров.

Самой базовой характеристикой можно назвать то, встроена ли память в устройство или используется сменный носитель. Ко второй категории относится весьма обособленный, хотя и интересный в недавнем прошлом, сегмент CD-MP3-плееров. Также устройствами со сменным носителем можно назвать плееры, поддерживающие карты памяти. Бывают и гибридные устройства, имеющие и набортную память, и поддержку сменных носителей, в этом случае сменные носители – карты памяти или накопители, подключающиеся через USB-хост. Аппараты, совмещающие встроенную память и возможность чтения CD/DVD-дисков, распространения не получили.

Однако большинство современных плееров относится к категории устройств со встроенной памятью. Эту ситуацию часто критикуют, пользователи жалуются на узость предложения аппаратов, поддерживающих сменную память, недостаток качественных аппаратов с этой возможностью.

Как уже говорилось в наших материалах, большой объем памяти на борту – одно из немногих явных преимуществ цифровых плееров перед конкурирующими продуктами, КПК и сотовыми телефонами. MP3-плееры также предлагают самую низкую стоимость мегабайта встроенной памяти среди портативных устройств.

Все новейшие разработки в области портативного хранения информации – чипы флэш-памяти большей емкости, жесткие диски новых форм-факторов – в первую очередь отправляются на службу в недра цифровых плееров. Это редкая ситуация на фоне того, что современная индустрия в первую очередь обслуживает интересы производителей мобильных телефонов/смартфонов.

Изменения в этом направлении идут довольно медленно, характерен пример Nseries от Nokia, точнее, модели N91. Первая версия N91 в 2005 году и вторая в 2006 относились производителем к разряду наиболее передовых аппаратов, флагманов, топовых музыкальных смартфонов. Одной из их характеристик, позволяющих, по мнению Nokia, относить их к таковым, является большой объем набортной памяти «в лице» встроенного микровинчестера. Казалось, в подобный продукт с подобной стоимостью должны быть установлены микродрайвы максимальной доступной ёмкости. Однако ни в 2005, ни в 2006 году этого не произошло: первая версия получила 4 гигабайта встроенной памяти, хотя на рынке уже присутствовали плееры на микродрайвах с 6 ГБ, вторая оснащена 8 ГБ, хотя уже готовятся к продаже 12-гигабайтные плееры. Все это, не говоря о цене: 12-гигабайтный плеер будет предлагаться в Европе за сумму, эквивалентную 290 долларам, N91 8 ГБ же будет стоить в районе 700.

TrekstorVibez далеко позади NokiaN91 по большинству параметров (в т.ч., конечно, и по цене), но не по объему памяти (12 ГБ против 8)

Это показывает, что, несмотря на серьезный прогресс музыкальных сотовых аппаратов за последние два года, плееры худо-бедно продолжают удерживать пальму первенства в области объемов памяти, как они это делали последние восемь лет.

История

Первые MP3-плееры появились в 1998 году, это были MPMan F10 от корейской SaeHan и Rio PMP300 от американской Diamond. Оба этих устройства имели встроенную память, а точнее, память типа NAND-флэш, которой и в будущем будет суждено играть ведущую роль в развитии этого рынка.

Первые MP3-плееры: MPManF10 и RioPMP300

Сама технология флэш-памяти была разработана инженерами компании Toshiba еще в 1989 году. Ее революционность заключалась, прежде всего, в энергонезависимости: в отличие от обычной памяти, она не нуждалась в питании для хранения информации. В первые годы ее жизни основной сферой применения флэш-памяти было хранение небольших объемов программного кода, различных программных настроек, к примеру, компьютерной BIOS.

Позже новую технологию начали использовать для хранения информации, появились первые карты памяти. Так, Smart Media карты, разработанные в 1995 году, в году 1998, когда появились первые MP3-плееры, были уже относительно распространенным продуктом.

Поэтому неудивительно, что именно флэш-память использовалась в первых моделях MP3-плееров. Несмотря на то, что флэш в то время имел ничтожный по сегодняшним меркам объем (32 МБ) и высочайшую стоимость, уже тогда было очевидно, что он является наиболее подходящим кандидатом на роль встроенной памяти для портативных устройств.

Хотя на определенных этапах развития рынка флэш-память оказывалась «в тени» других форматов – CD-MP3, жестких дисков – она всегда удерживала большую часть рынка. Флэш-плееры могли иметь ничтожный, по сравнению с конкурентами, объем памяти, но «брали» другими достоинствами. Флэш-память также демонстрировала куда более высокие темпы развития, вытесняя форматы-конкуренты один за другим.

Разновидности

Разработчики плееров должны были выбрать между двумя основными типами флэш-памяти: NAND и NOR. Выбор пал на NAND, т.к. эта технология больше подходит для хранения большого количества файлов значительного размера, регулярного их удаления, записи новых.

NOR-память же, благодаря высокой надежности и скорости чтения, малому времени доступа больше подходит для хранения программного кода MP3-плеера. Поэтому в качественном MP3-плеере всегда имеется небольшой объем NOR-памяти для хранения прошивки в виде отдельного чипа или встроенного в основную микросхему.

Дешевые плееры, а также многие аппараты среднего уровня, часто хранят свою прошивку в общей NAND-памяти, как правило, в специально обособленной ее области. Это не только немного уменьшает доступный пользователю объем памяти, но и заставляет NAND-микросхемы выполнять функции, для выполнения которых она не приспособлена. Из-за этого участки памяти, занятые прошивкой, имеют тенденцию деградировать, в результате чего устройство может выйти из строя. Это делает многие недорогие флэш-плееры менее надежными.

Чипы от Sigamtel 34-ого и 35-ого поколения не имеют встроенной NOR-памяти для хранения прошивки, поэтому большинство плееров, основанных на них, хранят свою прошивку в основной памяти плеера

NAND-флэш, в свою очередь, имеет две разновидности: SLC (Single Layer Cell, одноуровневая ячейка) и MLC (Multiple Layer Cell, многоуровневая ячейка). Разница между ними, грубо говоря, заключается в том, что в SLC в одной ячейке хранится один бит информации, а в MLC – два. За счет этого плотность информации в MLC выше, поэтому MLC чипы: 1) дешевле, 2) предлагают больший объем памяти. Казалось бы, MLC однозначно лучше SLC, но не все так просто. За повышенную емкость MLC платит: 1) меньшей скоростью доступа, 2) меньшим сроком службы. Скорость доступа у MLC ниже примерно в два раза, срок службы – в десять. Многие производители заметили, что, казалось бы, небольшая разница в скорости часто приводит к существенной потере быстродействия, например, во время загрузки плеера, особенно при большом числе файлов, плеер начинает загружаться неприемлемо долго. Поэтому MLC-память сегодня используется только в последнюю очередь, если SLC недоступна или не по карману. Несмотря на это, сама технология MLC считается очень прогрессивной, ее недостатки – детские болезни, и основные производители памяти наращивают ее производство.

Кто знает, может, через год-другой SLC-память останется только в High-End-плеерах (диаграмма от компании Toshiba)

Поставщики

К основным производителям флэш-памяти относятся: Samsung, Toshiba с Sandisk, Hynix.

Расклад среди производителей NAND-флэш (2005 г.)

Первую скрипку здесь играет Samsung с ее более чем 50% рынка (2005 г.). Компания многое поставила на технологию флэш-памяти, для ее полупроводникового направления она является тем, чем для Intel являются микропроцессоры. Не случайно именно в Samsung сформулировали «закон Мура для флэш-памяти», согласно которому емкость флэш-чипов должна ежегодно удваиваться. Чтобы добиться этого, компания непрерывно совершенствует техпроцесс, разрабатывает и внедряет новые технологии. Последнее ее достижение – т.н. архитектура "ловушек заряда" (Charge Trap Technology), которую Samsung считает наибольшим достижением со времени изобретения флэш-памяти в 1989 году. Эта технология должна стать пропуском флэш-микросхем в мир 30- и 20-нанометровых технологических процессов, которые должны позволить Samsung-овскому «закону Мура» работать без сбоев еще минимум два-три года.

«Закон Мура» в действии

Приоритетную важность флэш-направления для Samsung показала ситуация с Apple в 2005 году. Тогда американская компания заключила контракт на закупки колоссального объема флэша по цене почти в два раза ниже рыночной. И хотя эта сделка била и по соотечественникам Samsung, корейским MP3-производителям, и по MP3-направлению самой Samsung, интересы флэш-подразделения оказались важнее. Эта сделка не только дала Apple огромное ценовое преимущество, но и создала серьезный дефицит памяти больших объемов на рынке, взвинтив цены и поставив всех прочих игроков в тяжелейшее положение. В результате союз Samsung и Apple привлек к себе внимание антимонопольных органов, и хотя никаких карательных мер не последовало, наметившийся альянс между ними был сорван. Несмотря на то, что сегодня компании продолжают активно сотрудничать, американцы предпочитают не искушать судьбу и приобретают память не только у Samsung, но и Hynix, других поставщиков.

Во втором поколении nano мы видим память от Hynix

Изобретатель флэш-памяти Toshiba серьезно отстала от корейцев, в 2005 году она имела долю порядка 19% (28%, если прибавить долю ее партнера, американской Sandisk). Японская компания предпочитает сосредотачиваться на MLC-чипах, предлагая более дешевые решения c большей плотностью записи, востребованные, в основном, в картах памяти.

Hynix просто старается идти в фарватере Samsung. В 2005 году ее доля составляла порядка 13%. Однако память Hynix встречается в MP3-плеерах чаще, чем чипы производства Toshiba, т.к. большая часть продукции корейской компании представляет собой SLC-чипы.

Можно говорить о таком порядке предпочтений производителей плееров: на первом месте память от Samsung, на втором – Hynix, если ни того, ни другого не удалось достать, «сойдет» и Toshiba.

Флэш-память от Samsung устанавливает в свои плееры даже Sandisk (хотя и наряду с памятью своего производства)

Новым амбициозным игроком на рынке выступает совместное предприятие Intel и Micron, IM Flash. К становлению этого альянса приложила руку и Apple, заинтересованная в увеличении числа поставщиков памяти. Ресурсы, стоящие за компанией, позволяют ей надеяться в ближайшее время войти в тройку лидеров, вытеснив оттуда пассивную Hynix, и даже бороться за второе с Toshiba.

Достоинства

Подавляющая часть производимых сегодня MP3-плееров построена на флэш-памяти. И ее доля продолжает расти, так, в сравнении с 2005 годом, поставки плееров на флэш-памяти выросли на 214% (в денежном выражении), поставки же HDD-плееров упали на 12%. Сейчас можно говорить о примерно 90-95% доле плееров на флэш-памяти и 5-10% доле HDD-плееров (в количественном отношении).

Доминирование флэш-памяти на рынке объясняется наличием у нее целого ряда достоинств, делающих ее наиболее удачным выбором именно для портативной техники:

Малые размеры
Более низкая стоимость интеграции в систему
Низкое энергопотребление
Отсутствие механических частей
Высокая скорость доступа

Малые размеры. Сегодня в плеерах используются чипы флэш-памяти в т.н. TSOP-форм-факторе. Они имеют размеры 12 (длина) на 20 (ширина) на 0,5 (толщина) мм. Очевидно, что для любого другого доступного сейчас вида памяти такие размеры недостижимы, здесь у флэша абсолютное лидерство. Для потребительских продуктов, дорогих, имиджевых, в которых дизайн имеет большое значение, это преимущество, которое нельзя недооценивать. Особенно это касается модных «тонких» решений, флэш-память здесь – единственный вариант.

TSOPNAND-флэш модуль крупным планом

Столь малые размеры одного чипа открывают возможность размещения нескольких микросхем для максимального суммарного объема. Так, в объеме современного микровинчестера могут разместиться не меньше шести флэш-микросхем с обвязкой – сегодня это может суммарно равняться 24 ГБ памяти.

В прототипах дисков на флэш-памяти (SSD, SolidStateDisk) можно встретить и столько чипов

Однако на практике обычно ограничиваются одним-двумя чипами. Плееры, для которых важна миниатюрность, обычно обходятся одним чипом, и поэтому им приходится ограничиваться в два раза меньшим объемом памяти. Большая часть плееров на рынке представлена моделями среднего и крупного размера, способными нести две флэш-микросхемы. Стоит оговориться, что при использовании нескольких флэш-микросхем все они должны быть одной емкости, что ограничивает производителей в плане гибкости наращивания объема памяти.

В принципе, управляющему чипу и прошивке плеера все равно, какой объем памяти установлен в аппарате. Это дает возможность апгрейда – замены чипа памяти на более емкий. Создатели первого MP3-плеера Mpman F20 предлагали такую услугу – за плату они могли увеличить объем встроенной памяти плеера вдвое, с 32 до 64 МБ. К сожалению, это благое начинание не было поддержано индустрией, а самостоятельное расширение памяти недоступно абсолютному большинству пользователей: нужно специальное паяльное оборудование, навыки, да и чипы флэш-памяти нелегко достать в свободной продаже.

Теоретически микросхемы флэш-памяти могут иметь и меньшие размеры. Так, перспективные модули Samsung OneNAND для мобильных телефонов имеют размеры 10 на 13 на 0,8-1,4 мм, содержа в себе, помимо собственно NAND-памяти, еще и определенный объем NOR и обычной энергозависимой SRAM. Но в настоящее время размеры стандартной TSOP-микросхемы вполне устраивают индустрию.

Небольшой объем, который занимает микросхема флэш-памяти вместе со всей обвязкой, помимо всего прочего, дает гораздо больше возможностей для творчества дизайнеров, ее размер никак не ограничивает их фантазию при проектировании флэш-плееров. Этот нюанс, на первый взгляд кажущийся плюсом, в реальности мешает флэш-плееру обрести свое лицо, свой образ. В отличие от HDD-плееров, которые быстро обрели общий мотив в дизайне, плееры на флэш сегодня предлагаются едва ли не любых форм и размеров.

Как похожи друг на друга HDD-плееры разных компаний и как не похожи плееры на флэш

Более низкая стоимость интеграции в систему. Современная индустрия одночиповых решений работает, главным образом, в интересах флэш-плееров, которых производится намного больше, особенно в количественном отношении. Проверенной платформы, наподобие Sigamtel, сочетающей на одном чипе все, что нужно для MP3-плеера, для HDD-аналогов просто не существует. «Тупое» подключение плеера на жестком диске к платформе, оптимизированной под флэш, принесет много проблем, включая неудовлетворительно высокий уровень энергопотребления.

Для создания дешевого флэш-плеера достаточно двух чипов: память и процессор

Поэтому платформы под HDD-плееры намного менее интегрированы. USB-контроллер, цифрово-аналоговый преобразователь, управление питанием, как правило, приходится реализовывать отдельными микросхемами, это не считая буфера из оперативной памяти, флэш-микросхемы для хранения прошивки. В итоге такая платформа вылетает в копеечку.

Флэш-плееры не имеют такой проблемы, напротив, минимальная стоимость всей «обвязки», необходимой для создания флэш-плеера, уже опустилась ниже пяти долларов.

Низкое энергопотребление. Флэш-память является энергонезависимой, питание ей, как и жестким дискам, необходимо только во время выполнения операций чтения-записи. Флэш-микросхемы не имеют факторов энергопотребления, присутствующих в жестких дисках, таких, как мотор для вращения пластин, привод головок. Благодаря этому они намного экономичнее. В общем и целом можно говорить о, как минимум, 10-кратной разнице в энергопотреблении в пользу флэш-памяти.

Из этого, правда, не следует, что флэш-плееры работают в 10 раз дольше аналогов на жестком диске, ведь энергия, расходующаяся на работу с памятью, – лишь небольшая часть общего энергопотребления MP3-плеера. К тому же плееры на жестких дисках имеют буфер из стандартной энергозависимой памяти (RAM), а ее энергопотребление примерно в два раза ниже, чем у флэш.

Хорошим примером являются плееры от Apple: iPod mini и iPod nano. Оба аппарата построены на схожих процессорах, но у первого встроенная память – 6 ГБ микродрайв (мы говорим о втором поколении mini), а у второго – флэш. Первый работает 18 часов от 630 мАч аккумулятора, второй – 14 часов от 330 мАч. После нехитрых подсчетов получаем примерно 35% разницу в энергопотреблении в пользу флэш-памяти. От этой цифры условно можно отталкиваться при сопоставлении энергопотребления флэш-памяти и микровинчестеров, для жестких дисков форм-фактора 1,8 и 2,5 дюйма она будет еще больше.

nano и mini

Этот выигрыш в экономичности разработчик может использовать по своему усмотрению. Он может оставить мощный аккумулятор и добиться высокого времени работы. Но еще больше соблазн взять аккумулятор меньшей емкости и меньшего размера. В сочетании с миниатюрными размерами самой флэш-памяти это позволяет создавать чрезвычайно компактные решения. Apple сделала ставку на это и не прогадала.

Отсутствие механических частей. Отсутствию механических частей флэш-память обязана большинству своих преимуществ, в частности:

высокая устойчивость к падениям и ударам
бесшумность, отсутствие вибраций
отсутствие нагрева

Все это является очень важными потребительскими характеристиками. Бесшумные, невибрирующие, негреющиеся флэш-плееры куда более соответствуют образу High-End-устройств, «устройств будущего», чем шумящие, трещащие и греющиеся HDD-плееры. Не прибавляет очков последним и их более низкая надежность, то, что их «страшно уронить». Конечно, все то, что было сейчас написано про плееры на жестких дисках, является стереотипом, для современных устройств многие эти проблемы уже неактуальны. Но стереотипы живучи.

Сразу после выхода iPodnano подвергся крэш-тесту, который выявил его высокую живучесть в сравнении с mini (фото с сайта arstechnica.com)

Высокая скорость доступа. Высокая скорость доступа роднит флэш-память со стандартной RAM, оба типа памяти являются немеханическими, доступ к информации в них происходит с очень высокой скоростью, в тысячи раз более высокой, чем для жестких дисков. Это достаточно принципиально для хранения программного кода, именно поэтому плееры на жестких дисках всегда оснащены микросхемами флэш-памяти для хранения прошивки. Но в том, что касается хранения собственно данных, контента, здесь преимущества высокой скорости доступа к памяти у флэш-плееров малозаметны. Для всех типичных операций вполне хватает скорости жесткого диска.

Недостатки

Естественно, флэш-память не является идеалом, иначе она занимала бы не 90, а все 100 процентов рынка. К ее недостаткам относятся:

Относительно высокая стоимость мегабайта
Относительно малый максимальный объем
Ограниченный срок жизни

Стоимость флэш-памяти падает с огромной скоростью, иногда в 3-4 раза в год, но, несмотря на это, она все еще остается самым дорогим типом памяти, если рассчитывать на мегабайт.

Динамика биржевых цен на 1 ГБ флэш-памяти с августа 2005 по август 2006

С другой стороны, сегодня флэш-память является единственным типом памяти, для которого доступны объемы 2, 1 ГБ, 512, 256 и менее МБ. И если измерять стоимость не относительно, а абсолютно, то именно флэш-память будет рекордсменом по дешевизне – плееры с ее минимальным объемом стоят просто копейки, недостижимые для HDD-аналогов.

Носитель	Средняя стоимость 1 ГБ ($)
2,5” жесткий диск	0,7
1,8” жесткий диск	0,8
1” жесткий диск	7
NAND флэш-память	16

Максимальный объем флэш-памяти растет быстро, ежегодно увеличиваясь вдвое, но все еще отстает от объема жестких дисков примерно вдвое по отношению к 1” HDD и многократно по отношению к более емким форм-факторам. Максимальным объемом памяти, устанавливаемым сегодня в MP3-плеер, является 8 ГБ. На рынке уже присутствуют портативные устройства и с большим объемом памяти. Правда, это не MP3-плееры, а, в частности, UMPC от Sony c 16 ГБ, и стоимость таких решений остается колоссальной, приближается к $2000.

Рост объема встроенной в плееры флэш-памяти за девять лет

Ограниченный срок жизни флэш-памяти в свое время был «страшилкой», которой пугали покупателей. Сегодня флэш-плееры продаются уже 8 лет, но массовых отказов флэш-микросхем пока не наблюдается. Тому две причины. Во-первых, недолговечность микросхем флэш-памяти сильно преувеличена: 100 тысяч циклов удаления/записи позволяют чипу прожить не менее 25 лет, даже если его содержимое перезаписывать по 10 раз в день, а гарантированный производителем срок хранения записанных данных составляет 10 лет. Кроме того, мало кто сегодня пользуется плеером, приобретенным даже два-три года назад, не говоря уж о восьми. Так что ограниченный срок жизни объективно нельзя даже причислить к минусам. Все это, правда, касается лишь SLC-моделей, для MLC число циклов перезаписи в 10 раз ниже. Все равно, 2,5 года безотказной работы в самых тяжелых условиях – достойный результат.

Перспективы

По оптимистичным оценкам, флэш-память сможет удерживать нынешние темпы развития в течение пяти лет, ежегодно удваивая свой объем.

2007	2008	2009	2010	2011
16 GB	32 GB	64 GB	128 GB	256 GB

Если эти прогнозы оправдаются, то уже в следующем году флэш окончательно вытеснит 1-дюймовые диски, через год начнет теснить 1,8-дюймовые, а в следующие два года окончательно вытеснит накопители на жестких дисках из портативной техники.

Конечно, винчестеры тоже будут прогрессировать, но состязаться с флэш-памятью им будет сложно, слишком крупные инвестиции идут в эту отрасль, слишком крупные игроки заинтересованы в ее развитии.

Еще более важно то, что сам принцип работы флэш-памяти намного органичнее вписывается в портативную электронику, нежели жесткие диски, присутствие которых в ней сегодня можно назвать компромиссом, вызванным потребностью в накопителях большого объема.

Более сложным вопросом является то, станет ли стандартом встроенная или сменная память, либо популярностью будут пользоваться совмещенные решения. Сегодня встроенная память распространена в плеерах, сотовые телефоны же полагаются в основном на карты памяти. Хотя мобильные аппараты выглядят интереснее по многим показателям, большой объем встроенной памяти показывает себя сильной стороной плееров, интересен потребителю. Со временем производители телефонов должны осознать этот факт. Таким образом, в перспективе должно найтись место и сменной памяти, традиционной для сотовых телефонов, и встроенной, необходимой для аппаратов, ориентированных на музыку и видео. В любом случае, это будет память типа «флэш».

Алексей Дорожин ([email protected])
Опубликовано - 26 октября 2006 г.

Есть, что добавить?! Пишите... [email protected]

Новости:

13.05.2021 MediaTek представила предфлагманский чипсет Dimensity 900 5G