固态硬盘有两大核心,其一是主控制器,还有就是固态硬盘颗粒。今天我们就来谈谈固态硬盘颗粒(NAND),这个占据了固态硬盘至少 85%成本的原件。
什么是 NAND 颗粒?
(SSD 内部视图,不过大家没事千万不要去拆自己的硬盘啊,奸商们都是把质保贴贴在螺丝处,自己动手拆了就没保修了,爱作死的以及土豪可以无视)
NAND 颗粒就是固态硬盘里负责容量存储和传输的介质(你平时的小电影和种子就直接是存在这里面的,是不是突然对它们肃然起敬?),是固态硬盘的核心材料。在 SSD 中并非只有一颗 NAND 颗粒,同一技术类型的每颗 NAND 颗粒都有其固定的容量,因此整个 SSD 的容量有多大就要看有多少个 NAND 颗粒以及这个颗粒的技术了。
诚然,主控芯片是影响 SSD 性能的关键,而 NAND 颗粒也可以影响整体的性能,同时最直接的影响就是生产的成本以及使用寿命,所以这也就直接关系到我们的购买价格。
NAND 颗粒有几种类型?
三星、SK Hynix、东芝/闪迪、Intel/美光是生产 NAND 颗粒的四大豪门厂商,而 NAND 颗粒类型共有三种:即 SLC、MLC 以及 TLC 了。(当然,从颗粒堆栈技术上来说还有 2D 和 3D 之分,上期老司机已经为大家讲过了,不懂的请大家手动翻阅上期……)
NAND 颗粒是如何实现存储的?
在了解 NAND 颗粒类型之前,我们先了解一下这个问题——NAND 颗粒是如何实现存储的?如果要正儿八经来解释,这其实是一个十分复杂的过程,我们都知道,在电子世界里面所有数据都是以二进制的形式即 0 和 1 进行存储的,通过电压带电或者不带电形成不同的充电值储入存储器中形成数据,不同数量的充电值进入到存储单元,实现不同的数据表达。再简单点就是 0 和 1 不同的排列组合放入存储器单元形成数据。
SLC、MLC、TLC 三种存储方式:
那我们下面来看 SLC、MLC 以及 TLC 这三种存储形式究竟是怎样的。特别提醒:SLC、MLC 以及 TLC 三种存储形式晶体管以及单元大小都一样,不同的存储形式能让大小相同的晶体管组成的存储单元存储数量不同的数据。
SLC:
图为镁光 SLC 颗粒
SLC 的英文是 Single-Level Cell ,单层单元,即 1bit/cell,一个存储单元能存储 1bit。存取原理上 SLC 架构是 0 和 1 两个充电值,有点儿类似于开关电路,直接是通过带电或者不带电之分进行存储排列,虽然简单却非常稳定,而且还具有高速度和长寿命的特点,擦写寿命高达 10 万次。但是也有一个问题就是容量提升困难(由特别提醒可知),而且价格超贵(约 MLC 3 倍以上的价格),因此这类颗粒仅仅在特殊领域以及超高端产品上使用。
MLC:
图为东芝 MLC 颗粒
MLC 的英文是 Multi-Level Cell,多层单元,即 2bit/cell,一个存储单元能存储 2bit。存储原理上 MLC 架构可以一次储存 4 个充电值(00, 01, 10, 11),因此拥有比较好的存储密度,速度比 SLC 逊色不少,擦写寿命约 3000—10000 次,但是价格要便宜许多,因此我们现用的 SSD 产品大部分都是采用了 MLC 颗粒,甚至一些企业级的 SSD 也使用了 MLC 颗粒。
TLC:
图为镁光 TLC 颗粒
TLC 的英文是 Trinary-Level Cell,也有 Flash 厂家叫 8LC,即 3bit/cell,一个存储单元能存储 3bit。存取原理上,TLC 能一次性存储 8 个充点值(000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, and 111),因此密度更高,但是读取速度要逊于 MLC,当然成本更低。这也是一些入门级 SSD 价格比较便宜的原因。但是它也有个致命伤就是擦写寿命短,约 500 次,目前还没有厂家能做到 1000 次,因此对于采用了 SLC 闪存颗粒的 SSD 来说,主控芯片的担子就非常重了。
(看这个图就一目了然了~~~)
SLC、MLC、TLC 三家适合的战场:
简单地说 SLC 的性能最优,价格超高。一般作为企业级或高端发烧友专用。MLC 性能够用,价格适中为消费级 SSD 应用主流,TLC 综合性能最低,价格最便宜。但可以通过高性能主控、主控算法来弥补、提高 TLC 闪存的性能。
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