什麼是SSD固態硬碟 SSD固態硬碟原理介紹【詳解】

　　固態硬碟(Solid State Drive)，簡稱固盤，英文SSD。是用固態電子儲存晶片陣列而製成的硬碟，由控制單元和儲存單元(FLASH晶片、DRAM晶片)以及快取單元組成。區別於機械硬碟由磁碟、磁頭等機械部件構成，整個固態硬碟結構無機械裝置，全部是由電子晶片及電路板組成。

　　根據固態硬碟的定義，我們可以知道固態硬碟的內部結構，其實就是由三大部分：主控晶片、快閃記憶體顆粒、快取單元構成。

　　固態硬碟的大腦：主控晶片

　　正如同CPU之於PC一樣，主控晶片其實也和CPU一樣，是整個SSD固態硬碟的核心器件，其作用一是合理調配資料在各個快閃記憶體晶片上的負荷，二則是承擔了整個資料中轉，連線快閃記憶體晶片和外部SATA介面。

　　不同的主控之間能力相差非常大，在資料處理能力、演演算法上，對快閃記憶體晶片的讀取寫入控制上會有非常大的不同，直接會導致固態硬碟產品在效能上產生很大的差距。

　　當前主流的主控晶片廠商有 marvell 邁威(俗稱“馬牌」)、SandForce、siliconmotion慧榮、phison群聯、jmicron智微等。而這幾大主控廠商，又都有著自己的相應特點，應用於不同層級的固態產品。

　　核心器件：快閃記憶體顆粒單元

　　作為硬碟，儲存單元絕對是核心器件。在固態硬碟裡面，快閃記憶體顆粒則替代了機械磁碟成為了儲存單元。

　　快閃記憶體(Flash Memory)本質上是一種長壽命的非易失性(在斷電情況下仍能保持所儲存的資料資訊)的記憶體，資料刪除不是以單個的位元組為單位而是以固定的區塊為單位。

　　在固態硬碟中，NAND快閃記憶體因其具有非易失性儲存的特性，即斷電後仍能儲存資料，被大範圍運用。

　　根據NAND快閃記憶體中電子單元密度的差異，又可以分為SLC(單層次儲存單元)、MLC(雙層儲存單元)以及TLC(三層儲存單元)，此三種儲存單元在壽命以及造價上有著明顯的區別。

　　SLC(單層式儲存)，單層電子結構，寫入資料時電壓變化區間小，壽命長，讀寫次數在10萬次以上，造價高，多用於企業級高階產品。

　　MLC(多層式儲存)，使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構，壽命長，造價可接受，多用民用高階產品，讀寫次數在5000左右。

　　TLC(三層式儲存)，是MLC快閃記憶體延伸，TLC達到3bit/cell。儲存密度最高，容量是MLC的1.5倍。 造價成本最低， 使命壽命低，讀寫次數在1000~2000左右，是當下主流廠商首選快閃記憶體顆粒。

　　當前，固態硬碟市場中，主流的快閃記憶體顆粒廠商主要有toshiba東芝、samsung三星、Intel英特爾、micron美光、skhynix海力士、sandisk閃迪等。

　　由於快閃記憶體顆粒是固態硬碟中的核心器件，也是主要的儲存單元，因而它的製造成本佔據了整個產品的70%以上的比重，極端一點說，選擇固態硬碟實際上就是在選擇快閃記憶體顆粒。

　　錦上添花：快取晶片

　　快取晶片，是固態硬碟三大件中，最容易被人忽視的一塊，也是廠商最不願意投入的一塊。和主控晶片、快閃記憶體顆粒相比，快取晶片的作用確實沒有那麼明顯，在使用者群體的認知度也沒有那麼深入，相應的就無法以此為噱頭進行鼓吹。

　　實際上，快取晶片的存在意義還是有的，特別是在進行常用檔案的隨機性讀寫上，以及碎片檔案的快速讀寫上。由於固態硬碟內部的寫入機制，導致固態硬碟在讀寫小檔案和常用檔案時，會不斷將資料整塊的寫入快取，進而匯出到快閃記憶體顆粒，這個過程需要大量快取維繫。特別是在進行大數量級的碎片檔案的讀寫程序，快取的作用更是明顯，直接影響執行速度和寫入次數甚至快閃記憶體顆粒的壽命。這也解釋了為什麼沒有快取晶片的固態硬碟在用了一段時間後，開始掉速。

　　當前，快取晶片市場規模不算太大，主流的廠商基本也集中在南亞、三星、金士頓等。根據最新訊息，無外接快取的固態硬碟產品將於不久後問世，雖然很早之前就有諸如sandforce2281 自帶快取主控產品，但是市場反響卻差強人意，不知道最新的無外接快取的固態硬碟的表現如何，也請大家拭目以待。

　　總結：主控晶片、快閃記憶體顆粒、快取晶片，這三者有機的結合在一塊PCB板上，構成了SSD固態硬碟的整體形態。我們在選購SSD固態硬碟或是評價SSD固態硬碟的時候，可以從這三者出發，進行產品效能的預估，避免被有些商販鼓吹的高速讀寫，矇蔽雙眼。