1、一塊SSD由主控、DRAM緩存和NAND閃存三種芯片所組成，主控是SSD的大腦，SSD所做的東西全部都是它所控制的；DRAM緩存則是高速緩沖區(qū)，具體作用要看主控的算法而定，有些是用來(lái)放LBA表的，有些則是拿來(lái)做數(shù)據(jù)緩存的，更有些方案是沒有外置DRAM緩存，只在主控內(nèi)置了小量緩存，這樣做的目的有些是為了數(shù)據(jù)的安全性（如SandForce），有些則是為了降低成本（大多數(shù)入門級(jí)主控）；NAND閃存則是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的地方，你的數(shù)據(jù)全部都存放在里面。
NAND閃存的類型有SLC、MLC和TLC這三種，SLC不論性能還是可靠性都是都是最好的，但成本也是最高的；MLC閃存性能、可靠性次之，它的性能、可靠性與成本上是相當(dāng)均衡的，是目前的絕對(duì)主力；TLC則是在2012年之后三星才把它帶入SSD市場(chǎng)的，之前主要是用在U盤以及存儲(chǔ)卡上面，在三星先行了兩年之后今年其他廠商終于跟上了，大量的TLC SSD開始推向市場(chǎng)。
2、SLC、MLC與TLC的簡(jiǎn)單區(qū)別
---- SLC = Single-Level Cell，即1 bit per cell，只存在0和1兩個(gè)充電值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是執(zhí)行效率高。SLC閃存的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度更快，功率消耗更低和存儲(chǔ)單元的壽命更長(zhǎng)。然而，由于每個(gè)存儲(chǔ)單元包含的信息較少，其每百萬(wàn)字節(jié)需花費(fèi)較高的成本來(lái)生產(chǎn)，由于成本過(guò)高你基本上只會(huì)在高端的企業(yè)級(jí)SSD上見到它，流入到消費(fèi)級(jí)平臺(tái)上的基本都是非原封的。
---- MLC = Multi-Level Cell，即2 bit per cell，有00,01,10,11四個(gè)充電值，因此需要比SLC更多的訪問(wèn)時(shí)間，不過(guò)每個(gè)單元可以存放比SLC多一倍的數(shù)據(jù)。MLC閃存可降低生產(chǎn)成本，但與SLC相比其傳輸速度較慢，現(xiàn)在大多數(shù)消費(fèi)級(jí)SSD都是使用MLC做的。
---- TLC = Trinary-Level Cell，即3 bit per cell，每個(gè)單元可以存放比MLC多1/2的數(shù)據(jù)，共八個(gè)充電值，所需訪問(wèn)時(shí)間更長(zhǎng)，因此傳輸速度更慢。TLC優(yōu)勢(shì)價(jià)格便宜，每百萬(wàn)字節(jié)生產(chǎn)成本是最低的，但是壽命短，通常用在U盤或者存儲(chǔ)卡這類移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備上。
TLC閃存的優(yōu)劣勢(shì)
TLC閃存的優(yōu)勢(shì)是容量更大，成本更低，舉例來(lái)說(shuō)，同樣的晶體管電路做成64Gb的SLC閃存，那么變成MLC、TLC閃存則可以得到128Gb、192Gb的容量，這對(duì)廠商來(lái)說(shuō)大大降低了成本。從結(jié)果上來(lái)看，各種閃存的物理結(jié)構(gòu)是相同的，但是控制上一個(gè)比一個(gè)復(fù)雜，SLC每個(gè)Cell能儲(chǔ)存1個(gè)數(shù)據(jù)，有兩種電位變化，MLC每個(gè)Cell能儲(chǔ)存2個(gè)數(shù)據(jù)，有四種電位變化，TLC每個(gè)Cell可以儲(chǔ)存3個(gè)數(shù)據(jù)，有8種電位變化，MLC和TLC每個(gè)Cell單元中有多個(gè)信號(hào)，是通過(guò)控制不同的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的，施加不同的電壓就會(huì)有更多的電位變化，NAND閃存單元就可以容納不同的信號(hào)組合。
TLC閃存在P/E壽命、讀寫速度上要比MLC、SLC差很多
但是，TLC閃存也不是只有光鮮的一面，它帶來(lái)的考驗(yàn)也更大。容納的電位多了可以提升容量，但也使得整個(gè)過(guò)程更復(fù)雜，需要更精確的電壓控制，Program過(guò)程所需時(shí)間更多，因此寫入性能也會(huì)大幅下降，所以現(xiàn)在的TLC SSD都啟用了SLC?Cache模式提升寫入速度，否則那個(gè)寫入速度是很難讓人接受的；讀取，特別是隨機(jī)讀取性能也會(huì)受影響，因?yàn)樾枰ǜ嗟臅r(shí)間從八種電信號(hào)狀態(tài)中區(qū)分所需數(shù)據(jù)。最關(guān)鍵的是閃存壽命直線下降，MLC的P/E次數(shù)至少還有3000-5000次，而TLC公認(rèn)的P/E指標(biāo)是1000次，好點(diǎn)的可能做到1500次，依然比MLC差很多。
3D NAND閃存——TLC未來(lái)的出路
說(shuō)了這么多傳統(tǒng)的2D TLC閃存問(wèn)題確實(shí)非常的多，有些問(wèn)題是可以解決的，比如寫入性能差就可以通過(guò)SLC Cache的運(yùn)用，只要制造一個(gè)大容量的緩沖區(qū)用戶很多時(shí)候就不會(huì)感覺得到寫入速度慢，而且SLC Cache玩得好還有延長(zhǎng)壽命的作用。但是有些東西是解決不了的，傳統(tǒng)的2D閃存在達(dá)到一定密度之后每個(gè)電源存儲(chǔ)的電荷量會(huì)下降，另外相鄰的存儲(chǔ)單元也會(huì)產(chǎn)生電荷干擾，20nm工藝之后，Cell單元之間的干擾現(xiàn)象更加嚴(yán)重，如果數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間不刷新的話就會(huì)出現(xiàn)像之前三星840?Evo那樣的讀取舊文件會(huì)掉速的現(xiàn)象，三星后來(lái)推出了新固件改善算法才解決問(wèn)題，估計(jì)新的固件會(huì)定時(shí)覆寫舊的數(shù)據(jù)，這樣肯定會(huì)對(duì)閃存的壽命有影響。而3D NAND是不再追求縮小Cell單元，而是通過(guò)3D堆疊技術(shù)封裝更多Cell單元，這樣也可以達(dá)到容量增多的目的。由于已經(jīng)向垂直方向擴(kuò)展NAND密度，那就沒有繼續(xù)縮小晶體管的壓力了，所以三星、Intel和美光可以使用相對(duì)更舊的工藝來(lái)生產(chǎn)3D NAND閃存，使用舊工藝的好處就是P/E擦寫次數(shù)大幅提升，而且電荷干擾的情況也因?yàn)槭褂门f工藝而大幅減少。還有就是未來(lái)的3D NAND可能都會(huì)做成可以MLC與TLC工作模式相互切換那種，現(xiàn)在三星已經(jīng)就這樣做了，850 Pro與850 Evo上的閃存本質(zhì)上都是一樣的，只不過(guò)前者是以MLC模式運(yùn)行后者以TLC模式運(yùn)行，未來(lái)Intel與鎂光的3D NAND也會(huì)這樣。2D的TLC閃存由于各種問(wèn)題是不會(huì)成為主流的，基本上只會(huì)有低價(jià)入門級(jí)的SSD會(huì)使用，現(xiàn)在的TLC SSD很多都是試驗(yàn)性產(chǎn)品，但是等到3D TLC大批量產(chǎn)后，它將會(huì)成為未來(lái)的主力，現(xiàn)在三星又一次成了探路先鋒，850 Evo就是第一款采用3D TLC的SSD，目前來(lái)說(shuō)還沒有什么大的問(wèn)題出現(xiàn)，如果穩(wěn)定性沒問(wèn)題的話它將成為未來(lái)的TLC SSD的標(biāo)桿。
固態(tài)硬盤市場(chǎng)趨勢(shì)：2.5 寸、SATA 機(jī)種 TLC 顆粒取代 MLC 成主流
環(huán)顧今年新推出的 2.5 寸、SATA 6Gb/s 機(jī)種，一時(shí)間還真有點(diǎn)令人難以回想起，究竟有幾款產(chǎn)品仍然采用 MLC 顆粒，看來(lái)看去幾乎清一色是 TLC。如同市場(chǎng)調(diào)查研究機(jī)構(gòu)前些年的報(bào)告，指出 TLC 將會(huì)取代 MLC 成為中低價(jià)位產(chǎn)品應(yīng)用主流，這點(diǎn)如實(shí)成為不可逆的事實(shí)，甚至是連 PCIe NVMe 產(chǎn)品有 Intel 當(dāng)領(lǐng)頭羊?qū)?TLC 顆粒應(yīng)用。2.5 寸、SATA 6Gb/s 機(jī)種的轉(zhuǎn)變就現(xiàn)實(shí)結(jié)果來(lái)說(shuō)，國(guó)際一線大廠都已經(jīng)棄守 MLC 顆粒，現(xiàn)行少數(shù)銷售中的產(chǎn)品停產(chǎn)之后，以后普遍能見到的只有臺(tái)灣控制器搭 TLC 顆粒組合。即便少數(shù)廠商仍然愿意推出采用 MLC 的產(chǎn)品，其設(shè)定也必然為高端機(jī)種，只恐怕每 GB 儲(chǔ)存成本會(huì)令人卻步，這是大家橫豎都得接受的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
TLC 的種種是個(gè)有趣議題，過(guò)去可以拿它與 MLC 機(jī)種之間價(jià)差那么少來(lái)說(shuō)嘴，我們也不否認(rèn)這點(diǎn)。畢竟先前 TLC 量產(chǎn)規(guī)模不大，報(bào)價(jià)自然無(wú)法和 MLC 相比，但近來(lái)隨著晶圓廠將產(chǎn)能轉(zhuǎn)投 TLC，MLC 價(jià)格已上漲并逐漸拉開差距。另外別忘了前面才剛提到，固態(tài)硬盤廠商已經(jīng)不再推行 MLC 機(jī)種，這個(gè)比較基準(zhǔn)點(diǎn)會(huì)隨著時(shí)間拉長(zhǎng)，漸漸地消失不復(fù)存在。
至于要談 TLC 有多么不勘、不耐用，我們認(rèn)為可以更理性點(diǎn)來(lái)看待，廠商為產(chǎn)品所提供保固服務(wù)期，便是對(duì)于設(shè)計(jì)耐用度的信心。MLC 機(jī)種保固以 3 年居多，少數(shù)廠商提供較長(zhǎng)的 5 年，然而 TLC 產(chǎn)品保固條件幾乎都相同，并未因故刪減變短。售后服務(wù)可是個(gè)成本無(wú)底洞，廠商得經(jīng)過(guò)推算、實(shí)測(cè)驗(yàn)證、評(píng)估后才制定，若自知不可能那么耐用，理應(yīng)當(dāng)不會(huì)挖坑給自己跳。
得留意，設(shè)計(jì)耐用度別過(guò)度糾結(jié)在部分點(diǎn)上，例如只看顆粒的平均理論抹寫次數(shù)（Program/Erase Cycle），而忽略廠商的使用條件設(shè)定。固態(tài)硬盤和硬盤一樣有工作負(fù)載限制，通常以 TBW（Total Byte Written，總寫入位組）當(dāng)標(biāo)的，連動(dòng)參考值為DWPD（Device Write Per Day，設(shè)備每日寫入量），工作負(fù)載和顆粒寫入損耗息息相關(guān)。
TBW 和 DWPD 如同在反應(yīng)，超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)格的不當(dāng)使用行為，只會(huì)加速顆粒寫入損耗而已，這超出什么顆粒比較耐用的正規(guī)討論范疇。當(dāng)然了，并非每家廠商都會(huì)標(biāo)示 TBW 相關(guān)資訊，因此采購(gòu)前不妨自己多做點(diǎn)功課，針對(duì)應(yīng)用型態(tài)來(lái)挑選合宜的產(chǎn)品。像是當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)碟，挑 TBW 高一點(diǎn)的機(jī)種較為合適，至于當(dāng)外接資料碟大可放寬要求，反向多權(quán)衡價(jià)位因素。
總而言之，廠商并非公益單位，推出產(chǎn)品銷售自然需要獲得一定利潤(rùn)回報(bào)。然而市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈，玩家所偏好 MLC設(shè)計(jì)方案成本，已經(jīng)逼近壓到難以再壓的臨界點(diǎn)。這時(shí)間點(diǎn)恰好 TLC 成熟度已經(jīng)提升不少，上場(chǎng)救援成為新寵兒，是時(shí)勢(shì)所趨的必然結(jié)果。如果你很執(zhí)著就是要 MLC，建議要嘛趕快去搶末代 MLC產(chǎn)品，再不然就是等著轉(zhuǎn)進(jìn)中高價(jià)位 PCIe NVMe 吧！
采用相同的NAND FLASH為什么SSD速度比U盤快得多？
SSD高速的原因是它內(nèi)部有多個(gè)閃存，在讀寫時(shí)，多個(gè)閃存同時(shí)讀取，就相當(dāng)于把每個(gè)閃存的速度加起來(lái)，所以就快了，SSD能有4、8、16、個(gè)閃存顆粒，而普通U盤只有1到2個(gè)，所以速度是有很多倍的。另外還有接口的問(wèn)題，如果是USB2.0的U盤，接口就只能達(dá)到50M/S的速度，自然快不了再另外還有芯片類型不一樣，SLC,MLC,TLC三種閃存類型，容量依次遞增，速度依次遞減，價(jià)格依次遞增，目前市面上的主流SSD大部分是用MLC閃存，而又很多低價(jià)U盤用的則是TLC閃存，價(jià)格低，速度慢。
SSD固態(tài)硬盤接口有哪些？
1、SATA固態(tài)硬盤普通接口，這種接口也就是和普通硬盤一樣的接口，常用的固態(tài)硬盤都是這種SATA固態(tài)硬盤接口。目前STAT固態(tài)硬盤接口主要分為SATA1.0--3.0。一般現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的固態(tài)硬盤接口就是SATA3.0產(chǎn)品的接口。SATA接口已經(jīng)不再是新技術(shù)了，從2001年推出SATA 1.0到目前的SATA2.0和SATA3.0，已經(jīng)讓SATA成為目前機(jī)械硬盤的接口，當(dāng)前也是主流固態(tài)硬盤的主要接口。就目前的使用率來(lái) 說(shuō)，SATA2.0用戶仍然最多，這主要受到PC接口的影響，不過(guò)目前市場(chǎng)上的SATA3.0產(chǎn)品，大多都可以向下兼容2.0。雖然現(xiàn)階段SATA接口的SSD以SATA 2.0為主流，SATA 3.0占比較低，但其每秒高達(dá)600MB的傳輸速率，注定將成為SSD未來(lái)接口趨勢(shì)。
2、mSATA接口是迷你版本SATA接口，這種類型的固態(tài)硬盤尺寸小巧，單面厚度僅為4.85mm，不會(huì)占用太多筆記本內(nèi)部空間。mSATA接口的固態(tài)硬盤在速度上并不遜色，理論上mSATA將提供跟SATA接口一樣的速度和可靠度。由于體積小巧等優(yōu)勢(shì)，已被越來(lái)越多的筆記本所使用。
3、NGFF接口是Intel為超極本量身定做的新一代固態(tài)硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，其常規(guī)尺寸僅為42mm×22mm， 單面布置NAND Flash顆粒的厚度2.75mm，雙面顆粒的厚度是3.85mm，對(duì)mSATA來(lái)說(shuō)體積進(jìn)一步減小，非常適合輕薄的超極本產(chǎn)品。速度方面，采用 PCI-Express x2傳輸標(biāo)準(zhǔn)的NGFF接口的固態(tài)硬盤，最大讀取速度可達(dá)到700MB/s，寫入為550MB/s，4K隨機(jī)讀寫IOPS分別可達(dá)到100K及90K，相比mSATA來(lái)說(shuō)，傳輸速度會(huì)更快。
與mSATA接口固態(tài)硬盤相比，NGFF標(biāo)準(zhǔn)的寬度、厚度都是相同的，只有長(zhǎng)度不同，即可通過(guò)增加長(zhǎng)度來(lái)增加容量，應(yīng)用起來(lái)更加靈活。
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