「SSD」- 存储用内存(Memory)

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问题描述

固态硬盘的内存分成两种:

使用挥发性内存的 SSD

如 DRAM d 等。但,挥发性的内存需要有额外的电力在关机时维持数据,因此会有一个电池。通常此类 SSD 都要和传统硬盘混用。在计算机故障时,要有足够的时间将 SSD 中的数据转到传统硬盘上。从故障恢复时,再将数据从传统硬盘转回 SSD,因此这一类 SSD 的速度快,但容量小,数据的风险较高。该类性的存储并非我们要讨论的内容;

使用 NAND Flash 的 SSD

自 2010 年之后,市场绝大部分的 SSD 都是这种。NAND Flash 内存最大的特色就是不需要额外电池来维 持写人后的数据,虽然速度没有使用传统内存的 SSD 快,但方便维护目成本较低,因此已经成为 SSD 的主流。NAND Flash 这种内存常见于 USB 随身盘,因此你会见到无控制芯片的同容量 USB 和 SSD 的价钱存在差异;

制程工艺

真正存储数据的却是内存颗粒,而内存颗粒的制造视工艺而定;

早期(2010-2013),主流的 NAND Flash 产品是以 34、25 或 19nm 的工艺生产,因此大部分的 SSD 也是这一类的内存产品;

当 2017 年,已经开始使用 12nm 制程;

Wikipedia/Flash memory

颗粒类型

SLC(Single-Level Cell,单层存储)

SLC,由 Samsung、Hynix、Micron、Toshiba 主导及生产;

SLC 颗粒的特点是:仅存储 0 和 1 两种值,在写人数据时通过对 Floating Gate 的电荷加电压,再经过来源极将所存储的电荷消除。每个存储单元只会存储 1-bit(0 或 1 两个状态),所以写人速度会较快,但单位容量较小、成本较高;

MLC(Multi-Level Cell,多层存储)

What is single-level cell (SLC) flash?

MLC,由 ntel 主导,Samsung、Toshiba、Renesas 生产;

每个存储单元可以存储多个电平状态,如 2-bit MLC 能够放 00、01、10、11 四个状态,两个单位的数据压人一个 Floating Gate,再采用不同电平的电荷,使用电压控制读写;

由于是多层式的构架,存储密度优于 SLC,容量也大,但写人速度会较慢。由于 SLC 的生产方式较先进, MLC 可使用日有设备生产,所以 MLC 的生产成本也较 SLC 低廉,总体成本更低。鉴于成本低廉,也是大多数 SSD 使用 MLC 颗粒;

虽然 MLC 的性能看起来输给 SLC,但 MLC 的构架方面较优良 ,在控制器上如果设计得当,如 Wear levelng、4bit ECC 校验技术等,MLC 的性能会接近 SLC;

TLC(Triple-Level Cell,三层存储)

有 8 种状态;

QLC(Quad-Level Cell,四层存储)

4-bit MLC 具有 16 种状态;

内存颗粒:品质分类,厂家类型

从图中可得知,
1)最高级的颗粒是给企业用的 SLC,但由于 P/E 都在 10 万次以上,因此质量肯定最好;
2)号称 1w 次的 MLC,通常也是在企业的产品中看到;
3)MLC 都只有 5000 次的 P/E,对一般消费者够用;
4)~ 3000 P/E 的颗粒,用于常见的数码产品上;
5)< 500 P/E 的颗粒,就是所谓的打磨品了;

Q:什么是打磨品?
A:如果生产出来的 NAND Flash 颗粒的质量真的太不象话,厂家会将这些产品再转卖给次级厂家,次级厂家 将颗粒上的字磨掉,换上自己的公司商标,再转卖给生产 SSD 的小厂。这种产品通常在 1〜2 年内就会 出问题,运气不好的时间更短;

各产品的品质分类

(1)企业级 SLC: 100000 次 P/E 同步颗粒
(2)普通级 SLC: 100000 次 P/E 异步颗粒
(3)企业级 MLC: 10000 次 P/E 同步颗粒
4)优质 MLC: 5000 次 P/E 同步颗粒(消费市场常见)
5)普通 MLC: 1000 次 P/E 异步颗粒(杂牌)
6)TLC 500 次 P/E 异步颗粒(存储卡、U 盘)

品质最好的颗粒,卖给企业,价钱自然也高;

各厂商颗粒分级及面向客户

WIP 各个厂商提供的 SSD 产品分级;

WIP 各个厂商提供的 SSD 颗粒规格说明;

部件编号的解读

在部件命名的编号(Part Numberning)中,能够了解到相关信息:

需要查阅对应产品的文档:

参考文献

SSD 固态硬盘构造 NAND 闪存 闪存的同步与异步-达思科技官网