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固态硬盤參數看不懂

科技 更新时间:2024-07-21 22:11:04

正所謂"外行看熱鬧,内行看門道",很多朋友搜尋一款固态硬盤的信息主要看性能跑分,而知識更加豐富的玩家則會重點關注這款固态硬盤的硬件架構,閃存規格以及主控、固件的口碑。畢竟除了跑分,還有很多因素影響着固态硬盤到底是否好用。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)1

今天存儲極客就将帶你深入到固态硬盤以及閃存的基礎知識當中,帶你看懂行業"黑話",不再一臉懵逼。

Channel:通道

提到一個固态硬盤的通道數量,多數時候說的是閃存通道,但M.2 NVMe固态硬盤會有PCIE通道的參數。我們這裡談的是前者。

閃存通道數量直接反映了固态硬盤的并發讀寫能力。可以簡單理解為馬路上有多少條車道,顯然通道數量越多,理論性能越好。當然,還有很多影響因素,通道數量隻是一個底子。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)2

CE:片選信号

緊跟閃存通道之後的往往就是CE數量。經常可以在一些固态硬盤評測中看到這樣的介紹,某某主控支持X通道,每通道支持Y CE。CE是Chip Enable片選的縮寫,下圖是一個東芝閃存顆粒的邏輯結構,2 Die封裝,擁有兩個CE信号。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)3

除了通道可以并行提升吞吐量之外,多CE交錯也可以提高固态硬盤性能。主控的閃存通道以及每通道支持的CE數量還會影響它最終能夠提供多大的固态硬盤容量。

Package:封裝

我們能夠看到的一顆閃存就是一個Package封裝,它有TSOP或者BGA兩種形态,前者的引腳在封裝兩側引出,後者則在封裝的底部擁有一個球栅陣列。下圖是東芝TR200固态硬盤中使用的TSOP封裝閃存顆粒。TSOP和BGA本身沒有好壞之分,通常在空間足夠的情況下使用TSOP,而M.2固态硬盤則大都選擇封裝密度更高的BGA形态。BGA封裝還有一個優勢:每個顆粒能支持2個甚至4個閃存通道,而TSOP隻能支持1個。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)4

我們在上邊看到的黑色顆粒并不是閃存的本來面目,那隻是一到多個芯片通過引線鍵合或者TSV矽通孔工藝完成連接之後,再用樹脂材料封裝并引出針腳。而芯片則是從閃存晶圓中摘下的一小片合格晶粒。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)5

俗稱的原片就是由原廠檢測并封裝、打上原廠商标的高品質顆粒,原廠固态硬盤,比如上面提到的東芝TR200當中使用的就是這種類型的閃存。而白片則是未經原廠認證的不明體制閃存芯片封裝成的閃存顆粒;黑片是在檢測中明确被淘汰的下腳料,被利益熏心的人低價回收後賭人品。

Die:這裡并不是死的意思

Die也被稱作LUN(邏輯單元),也是閃存内可執行命令并回報自身狀态的最小獨立單元。下圖是由4個Plane組成兩個Die,兩個die組成的芯片。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)6

單Die容量是衡量閃存技術先進性的一個指标。單Die容量越大意味着閃存存儲密度越高,做出來的固态硬盤容量也就越大。目前東芝第三代3D TLC閃存已經實現512Gb的單Die容量,如果是QLC類型,則能達到768Gb的水平。

Plane:面

一個閃存Die可以擁有1到多個Plane面。下圖是東芝BiCS3閃存的一個512Gb Die,包含了兩個256Gb容量的Plane面,總容量512Gb。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)7

Block:塊

接下來就到了微觀領域,通常是無法直接看到外觀的層級。NAND閃存自問世那一刻起就有一個恒定不變的使用要求:寫入(Program)數據前必須先進行擦除(Erase),而閃存的最小擦除單位就是Block塊。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)8

Page:頁

每個Block都是由數百乃是數千個Page頁組成的,而Page的意義也非比尋常,它是閃存當中能夠讀取合寫入的最小單位。當前閃存的一個Page通常是16KB,如果你需要讀取512字節的數據,那在閃存層面上就必須把包含這512字節數據的整個Page頁内容全部讀出(實際發生的讀取16KB)。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)9

Cell:單元

每個16KB的Page頁又是由大量的Cell單元構成。Cell是閃存的最小工作單位,執行數據存儲的任務。閃存根據每個單元内可存儲的數據量分成SLC(1bit/Cell)、MLC(2bit/Cell)、TLC(3bit/Cell)和QLC(4bit/Cell),成本依次降低,容量依次增大,耐用度也依次降低。目前3D TLC是閃存的主力類型,優質的原廠閃存配合具備LDPC糾錯的主控,可以實現3000次左右的擦寫壽命,與過去2D平面MLC閃存接近。

固态硬盤參數看不懂(讀懂固态硬盤中的)10

篇幅所限,本文中隻能簡單介紹閃存的知識,更多内容敬請收藏并關注存儲極客的頭條号。

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