关于固态硬盘闪存芯片研究资料收集

# SSD的内部构造

A. NAND闪存：SSD储存数据的部分，以非易失性，即断电后仍能保存数据的内存块。

B. DDR内存：少量的易失性内存（需要电源来维护数据）用于缓存未来访问的信息。

C. 主控芯片：连接NAND闪存与计算机之间的主要电子组件。

# 什么是NAND闪存？

NAND闪存是比传统硬盘驱动器更好的存储设备，它使用的是非易失性存储技术，即断电后仍能保存资料的存储设备。NAND闪存由多个以（bit）为单位的单元构成，这些位通过电荷被打开或关闭，如何组织这些开关单元来储存在SSD上的数据，也决定了NAND闪存的命名，比如单层单元（SLC）闪存在每个存储单元中包含1个位。由于SSD电路板规格具有行业标准尺寸，因此同样的单元物理空间下，多层单元（MLC）能使容量翻倍，三层单元（TLC）更能使容量变为三倍，基于这种发展，为SSD趋向大容量开辟了道路。在性能、体积的优势基础上，NAND闪存目前发展的方向便是降低每比特存储成本、提高存储容量，因此就有了后来的四层单元（QLC），每个存储单元有4个bits的格式。

# SLC、MLC、TLC、QLC单元性能比较

单层单元（Single Level Cell，简称SLC）

单层单元闪存俗称SLC，这种类型的闪存在读写数据时具有最为精确，并且还具有持续最长的数据读写寿命的优点。
SLC擦写寿命约在9万到10万次之间。这种类型的闪存由于其使用寿命，准确性和综合性能，在企业市场上十分受众。但由于储存成本高、存储容量相对较小，在家用市场则不太受青睐。

优点：

读写速度最快的NAND闪存芯片规格。
与任何其他类型的闪存相比，擦写寿命和读写循环的周期最长。
读取/写入错误的发生几率更小，并可在跨度更大的温度范围内正常运行。

缺点：

市场上最昂贵的NAND闪存类型。
通常只有较小的容量。

建议使用对象： 需要大量读取/写入周期的工业级负载，例如服务器。

多层单元（Multi Level Cell，简称MLC）

多层单元俗称MLC，它的命名来源于它在SLC的1位/单元的基础上，变成了2位/单元。这样做的一大优势在于大大降低了大容量储存闪存的成本，因为闪存作为SSD的核心，其生产成本通常都会反映在SSD的价格上并最终转嫁到消费者的身上。对于消费类SSD，凭借相对合理的容量/价格比，MLC闪存是家庭计算机的首选，虽然擦写寿命只有约1万次，但对于家用级别来说已经十分足够。

优点：

扩展的SSD的容量，也拥有合理的性价比。
比TLC闪存表现更加稳定。

缺点： 不如SLC闪存那般耐用可靠。
建议使用对象： 较频繁地使用计算机的用户或游戏玩家。

三层单元（Triple Level Cell，简称TLC）

TLC闪存是闪存生产中最低廉的规格，其储存达到了3位/单元，虽然高储存密度实现了较廉价的大容量格式，但其读写的生命周期被极大地缩短，擦写寿命只有短短的500~1000次，同时读写速度较差，只适合普通消费者使用，不能达到工业使用的标准。

优点： 较低的生产成本开启了廉价大容量SSD市场。
缺点： 与SLC、MLC相比，TLC储存单元的擦写寿命要短得多。理论上读写速度与SLC、MLC相比最慢。
建议使用对象： 对存储需求不大的轻度使用需求的计算机用户，比如只使用上网、邮件等简单功能的上网本、平板。

四层单元（Quad-level cells，简称QLC）

QLC每个单元可储存4bit数据，跟TLC相比，QLC的储存密度提高了33%。QLC不仅能经受1000次编程或擦写循环（与TLC相当，甚至更好），而且容量提升了，成本也更低。

优点： QLC总成本更低，进行存储时依靠更少驱动器来实现。此外，QLC还具有更多容量，储存密度高，从而获得更好的效益。

缺点：与SLC、MLC相比，QLC的性能和写入寿命有所降低，但与TLC相当。

建议使用对象： 比较适合把QLC SSD作为数据仓库的用户。如果你对数据存储量的需求较大、平时对计算机进行轻度使用（写入操作少）、或者追求较低价格，建议选用QLC。

# QLC寿命得到延长

前几年外界预测QLC（四层单元）可擦写寿命仅有100-150次，有很多用户都担心QLC不耐用。但后来美光、东芝等品牌商均表示3D QLC闪存能经受1000次擦写，比外界预测的寿命多了十倍。其实，QLC的擦写寿命有所延长要归功于3D NAND。一般来说，采用更先进的制作工艺能显著提升SSD的存储容量，但是SSD的寿命会变短。如今有一种新型的3D NAND技术，一方面能让固态硬盘的寿命不变，另一方面能让固态硬盘获得更大容量。该技术的概念其实非常简单：不同于将存储芯片放置在单面，3D NAND技术可以把存储单元堆叠最高32层。这样一来，单个MLC存储芯片上可以增加最高32GB的存储空间，而单个TLC存储芯片可增加48GB。不过QLC固态硬盘的寿命有限，仍然比不上SLC和MLC存储芯片。在此，建议大家尽量不要把QLC固态硬盘作为下载盘，作为数据仓库则会更加合适。

# 功耗参考

SATA（Serial ATA，串行 ATA，用于台式机和笔记本硬盘接口）
SATA2（Serial ATA2，串行 ATA2，用于台式机和笔记本硬盘第二代接口）
SATA3（Serial ATA3，串行 ATA3，用于台式机和笔记本硬盘第三代接口）
mSATA（Mini Serial ATA，迷你型串行 ATA，用于新款超薄笔记本 SSD 接口）
M.2（NGFF） 接口，是 Intel 推出的一种替代 mSATA 新的接口规范 —— NGFF，即 Next Generation Form Factor，下一代标准架构，区分有 M.2 SATA 通道和 M.2 PCIe（NVMe 协议）通道。
PCIe（PCI-Express） 接口，PCI-E 硬盘多用于企业级市场，因为它需要不同的主控，性能高的同时成本也高了，消费级市场也没多少需求，这两年来 PCI-E 硬盘才在高端消费级市场上崛起。
U.2（SFF-8639）接口，是由固态硬盘形态工作组织（SSD Form Factor Work Group）推出的接口规范。U.2 不但能支持 SATA-Express 规范，还能兼容 SAS、SATA 等规范。目前在市场上已经正式售卖的也只有 Intel 的 750 系列。

# M.2 是接口类型：

NGFF (Next Generation Form Factor) ，顾名思义，是物理外形(Form Factor)的标准。与 NGFF 并列的是 2.5"，而不是 PCIe。（另外 NGFF 现在已经改名为M.2 了，大家最好与时俱进，改称为M.2。）

# M.2 是一种接口/插槽类型

与其同级别的，则是串口(SATA或mSATA)和并口(IDE)这些用于连接硬盘的插槽。或者，我们可以将M.2理解为比3.5yingcun he 2.5英寸更小的硬盘和硬盘插槽标准。需要注意的是，M.2接口(SSD撒花姑娘的金手指形状)和插槽(主板上)又被细分为了 B Key(又称Socket2)和M Key （又称Socket3）两个模组，二者由于金手指缺口和针脚数量不同而产生兼容问题！