寫入固態硬碟的文件數據究竟存到了哪裡？直觀解讀快閃記憶體結構

大家都知道機械硬碟使用帶有磁性塗層的圓形旋轉碟片來記錄數據，固態硬碟則使用內部快閃記憶體顆粒存儲數據。那麼一顆顆黑色快閃記憶體小顆粒是如何保存海量數據的？它的內部是怎樣的結構？下面讓存儲極客以東芝Q300固態硬碟為例來為大家解讀。

Q300是東芝主流級固態硬碟，使用TC58NC1000GSB主控搭配東芝原廠15nm TLC快閃記憶體，測試表明綜合耐久度達到了3000PE。對於今天拆解的240G容量來說，意味著每天寫入40GB可用10年以上，作為快閃記憶體發明者，東芝原廠TLC快閃記憶體的品質還是非常令人放心的。

Q300的主控支持8通道，每通道最高支持4CE，能充分發揮並行操作優勢。

黑色小顆粒其實是快閃記憶體晶元封裝之後的樣子，它的內部是一到多個Flash Die。每個Die的內部又可包含1到多個Plane。

在Plane之下又分成多個Block（塊），每個Block又包含若干個Page（頁）。對於快閃記憶體來說，能夠讀取和寫入的最小單位是Page（頁）。快閃記憶體不能覆蓋寫入，必須先擦除才能進行新的寫入，而擦除的最小單位則是Block（塊）。

固態硬碟之所以要比同樣使用快閃記憶體的優盤快很多，一方面是由於快閃記憶體通道的影響。優盤通常為單通道設計，而固態硬碟主控根據性能定位不同可分為雙通道、四通道和八通道多種類型。東芝Q300和Q200EX使用的都是最高規格的8通道主控。固態硬碟可利用多個通道並發讀寫，達到類似內部RAID0的效果。

在Q300所用快閃記憶體顆粒的內部，實際上包含了比標稱容量更大的可用空間。TC58TEG7THLTA00內部包含2個Plane，每個Plane至多包含1446個Block，每個Block包含384個Page，每個Page的標準大小是16KB，而實際容量會略大一些：大約有17.9KB。

每個Page頁中多出的1.9KB容量通常是作為Spare空間，存儲主控ECC糾錯所需的額外信息。快閃記憶體中記錄的數據允許少量出錯，只要在固態硬碟主控的ECC能力範圍內，用戶不會察覺到數據曾經發生過錯誤，一切都會被靜默修復。

快閃記憶體有擦寫壽命限制，當某個Block達到退役閾值時（如擦除失敗或多次讀取失敗），會被標記為「壞塊」，它會被出廠時額外多給的正常Block塊取代。

目前MLC正全面被TLC取代，TLC每個存儲單元可容納更多的數據，但性能與壽命相比MLC還是有一定劣勢，如果你日常工作中有包含Photoshop製圖或Premiere視頻編輯一類需求，不妨考慮東芝的Q200EX 240G，價格相比三星同類產品便宜三成多，性價比表現非常出色。

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