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nand擦写只有35次完全擦写的PLC闪存SSD：入坑需谨慎

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

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只有35次完全擦写的PLC闪存SSD：入坑需谨慎

目前在存储领域，毫无疑问人气最火爆的产品自然是SSD，和机械硬盘相比，SSD拥有许多得天独厚的优势，包括超高的速度，碾压般的4K随机读写以及并行访问能力，而机械硬盘由于结构的限制，已经来到了极限，基本上不会有什么新的进步。

看起来机械硬盘就该从这个世界上被历史所淘汰，然而目前随着闪存颗粒的密度越来越大，一个致命性的问题就此显现，那就是闪存颗粒的寿命，随着PLC颗粒的来临，超低寿命的NAND闪存终于成为消费者不得不注意和避免一个天坑。

闪存颗粒有哪些？

在消费者对PLC闪存进行口诛笔伐之前，我们还是先来看一下NAND闪存的类型，也就是从初代的SLC一直到PLC，它们究竟代表什么意思？

所谓的SLC、MLC、TLC、QLC的PLC，指的都是固态硬盘所采用的闪存类型。从原理上说，这些闪存的每个cell单元分别能存放1、2、3、4、5位电荷，换句话来说那就是单位密度的闪存随着闪存类型的不同呈现越来越大的趋势，比如说早期SLC SSD尽管在颗粒上十分地稳定，但是价格也是相当地昂贵，而且容量也小得多。

而现在随着TLC闪存的到来，单位体积的闪存密度成倍提升，从而让大容量闪存逐渐来到消费者的面前，要是同样的容量采用的是SLC闪存，或许现在的SSD其售价就要增加3-4倍之多。也就是说正是因为像TLC闪存这样的产品普及，我们才能使用到物美价廉的SSD，于是目前绝大部分的SSD都采用TLC闪存，目前看来是维系容量与售价之间最好的选择之一。

PLC闪存为何不给力？

之前我们说到，既然PLC闪存能够在单位空间内大幅增加闪存的密度，从而降低SSD的成本，那大家都使用PLC闪存不就好？大家都可以享受1元2GB的SSD，不是对消费者很有利吗？显然不是的，在你享受一方便利的同时，势必要降低部分的体验，而这种体验在NAND闪存颗粒上面同样成立。之前说过，PLC闪存颗粒能够在单位cell上存储五位的电荷，从而提升闪存密度，预计存储密度能够达到现有的1.9倍。但是由于电荷数目的增多，管理起来却愈发地困难，从而降低闪存的稳定性以及可擦写次数，同时写入速度也将降低。

衡量SSD寿命的一个重要参数便是P/E，1次P/E是指与硬盘容量等量的完全写入。在TLC还没有成为SSD主流之前，大部分的SSD还是采用MLC的闪存颗粒，虽然在价格上比较昂贵，但是性能确没的说，寿命也可以达到上万次的P/E，也就是说到电脑淘汰的日期，SSD损坏的概率也是相当地低，几乎等于没有。当时TLC取代MLC从而导致SSD损坏的说法也是接连不断，TLC也因此遭到大部分消费者的反对，随后厂商进行科普，表示他们通过某些技术让TLC闪存的寿命得到大幅的提升，事实上TLC闪存也拥有上千次的擦写次数，虽然比起MLC少很多，但是至少也可以用到电脑淘汰，而且消费者也没得选择，于是现在TLC闪存成为绝大部分SSD的标配。

然而到PLC闪存这种论调又开始老调重弹，不过这一次为什么说PLC闪存十分地坑人呢？原因是PLC闪存的理论的寿命实在是太低，如果说从1万次到2500次大家感知不强的话，那么从上千次直接跳到数十次，或许就会影响到绝大部分消费者的正常体验。根据行业的相关报道，最高端的SLC闪存拥有超过11000次的P/E，而MLC也有10000次，至于TLC虽然跟前面有一定的差距，但是也可以达到2500次。

然而到PLC阶段，闪存的寿命却急剧下降，即使是最老的5Xnm制程也只有400次，而现在更为致命的是为降低成本，厂商会使用更新一代的制程，再一次降低闪存的使用寿命，按照现有的技术计算，在1Xnm工艺制程下，PLC闪存仅有35次P/E，按照2TB的容量进行计算，也就是说这块硬盘的使用寿命仅有70TB，之后的数据安全就不保证，显然对于将系统盘拷入到SSD去，同时需要频繁写入和读取的消费者来说，这显然是不可接受的。同时相比较TLC闪存，PLC闪存在性能上也有较大程度的下降，同样让人难以接受。

3D NAND技术治标不治本

那么针对QLC与PLC这样降低SSD成本但是大幅降低闪存寿命的情况，厂商们究竟还有没有办法去解决呢？要是真的未来推出只有35层P/E的PLC闪存，恐怕消费者的投诉将会挤爆厂商们的邮箱。

针对这个问题，厂商们推出3D NAND闪存技术。和传统的2D NAND闪存相比，3D NAND可带来更好的性能，更低的成本以及更高的密度。目前由于技术的限制，2D NAND闪存的密度已经达到一个瓶颈，而3D NAND闪存的推出可以使得颗粒能够进行立体式的堆叠，从而解决由于晶圆物理极限而无法进一步扩大单颗芯片可用容量的限制。此外3D NAND技术对于闪存颗粒的制程并不是很敏感，因此即使采用1Xnm制造工艺，其P/E仍然不会有较大的变化。然而就像是之前所说的一样，PLC的物理架构决定即使处于最出色的环境也仅有400次的P/E次数，远远不及TLC闪存，更不用说MLC闪存，因此3D NAND在PLC闪存上的应用只能是治标不治本的办法。

PLC未来不明朗，购买TLC SSD有备无患

存储系统的担忧对于消费者来说是天经地义的，毕竟谁也不想花费几百上千去买个没有多多少寿命的产品，甚至和硬盘相比，里面存储的数据和资料才是最为重要的。而对于硬盘厂商来说，它们对于硬盘品控和性能的追求比消费者更加急迫，如果一款硬盘的性能不尽如人意的话，那么最终损害的还是厂商自己的口碑。

除了3D NAND闪存之外，未来厂商还将通过很多手段去增加和延缓PLC闪存的使用寿命，比如说将其提升至1000次的P/E，或者降低写入的数据量，或者采用更新的闪存架构，至少等到市面上大规模普及PLC闪存，相对应的技术应该已经成熟。然而想要实现这种场景还需要比较长的一段时间，目前即使是QLC闪存也没有大规模铺张，更不用说PLC闪存。因此为确保数据的稳定以及性能的充分发挥，目前取得容量与性能之间较好平衡的TLC闪存才是最适合普通消费者的，当然MLC闪存更加出色，只是对于消费者来说，MLC闪存由于其高昂的价格可望而不可求。

而PLC闪存，在目前这个节点上，显然是不值得推荐的，当然未来PLC闪存成为大号U盘的可能性也十分的低，不过等到你手中的TLC因为容量或者寿终正寝之时，估计业界也已经推出比SSD更加先进的存储办法。

SSD的TRIM与全盘擦写

磁盘碎片整理程序是常用Windows用户再熟悉不过的功能，它能将散落的硬盘碎片文件整合，提升磁盘效率。但是在家用主硬盘从HDD过渡到SSD的过程中，Windows的磁盘碎片整理程序却难以再帮上我们什么忙了。这时我们应该结合操作系统本身的功能以及官方提供的软件，让SSD性能再次飞跃。

请勿使用磁盘碎片整理程序

SSD的存储介质与HDD完全不同，为HDD设计的Windows磁盘碎片整理程序不再适合使用NAND闪存颗粒的SSD（图1）。而且NAND闪存颗粒是有擦写寿命的，磁盘碎片整理会增加闪存颗粒的擦写损耗，得不偿失完全没有必要。不论是什么硬盘，都会随着日积月累的使用越来越慢的。SSD不能使用Windows的磁盘管理，那我们如何维护它？

从WIN7开始的TRIM

其实微软在推出Windows 7时已经对此有所考虑，微软联合各大SSD厂商开发了一种新的技术，被称为TRIM。如果我们的操作系统是Windows 7之后的，并且SSD也支持TRIM的话一切都会变得非常简单。我们可以这么理解，SSD的自我整理和修复完全是全自动并且智能化的，无需我们去操心（图2）。

微软的NTFS文件系统和固态硬盘主控会自己去发现需要擦除的页面，并等待有再次写入操作时自动擦出原本的数据。这和Windows原本的磁盘碎片整理那种分析-合并-整理的机制完全不同，不仅能提升读写效率还减少了硬盘的损耗。如果是SSD和HDD硬盘混装的电脑，推荐用户关闭或者指定系统只自动整理HDD硬盘，同时在手动整理磁盘碎片时不要选中SSD的盘符。

如何判断系统开启了TRIM

一般来讲现在的SSD配合Windows 7以上操作系统，TRIM是一定会被激活的。但是如果主板驱动或者系统没有通过正常方式安装，用户不放心还是可以检查的。具体办法也比较简单，使用管理员身份运行Windows的CMD.exe，在里面输入“fsutil behavior query DisableDeleteNotify”，如果返回值为0则表示我们的系统已经开启了TRIM功能（图3），如为1则是未开启状态。

小提示：磁盘清理与垃圾回收

经常使用磁盘碎片整理程序的用户肯定知道有一个相邻的程序叫做磁盘清理，专门负责清理操作系统在日积月累使用下的垃圾文件（图4）。其实SSD的主控也有相应的功能，而且也是全自动的！在主控的工作下，闪存颗粒可以把那些有效无效数据并存的块合并成整体，并删除无效数据块来增加空白数量。这个操作也有一些类似碎片整理，我们无需去理解复杂的主控算法，只需知道这些功能都是SSD主控默默完成就好。

各大品牌SSD 软件

以上那些内容虽然适合所有品牌的SSD，但是略显不够直观。现在产品都讲究用户体验，许多品牌都随着硬件产品推出了官方优化软件。这些软件是否好用，很大程度上决定了用户的使用体验，也决定了产品的附加价值。

三星SSD Magician

三星SSD从2012年开始发力，市场占有率猛增，旗下这个SamsungSSD Magician也立下了汗马功劳。Samsumg SSDMagician是一款综合性的SSD管理软件，集状态监测（图5）、日常维护、固件升级、速度测试（图6）、数据安全擦除、性能优化于一身。这个软件只针对三星自家的SSD产品有效，最主要的功能就是磁盘状态监视、性能优化、固件升级和安全擦除。

磁盘状态监视

Samsumg SSD Magician的首页面主要提供SSD的基本信息，相比一些第三方软件更加全面。总写入数据这个监视参数非常有用，可以第一时间参看SSD的累积写入数据量，为评估SSD寿命提供了方便。

性能优化

性能优化这个功能对于已经支持TRIM的系统是没有意义的，但对于还在坚守XP的用户来讲价值就体现出来，Samsung官方的磁盘碎片整理十分可靠（图7）。

固件升级

固件升级可以帮助SSD改善兼容性和稳定性，几乎在所有品牌SSD的管理软件中，升级固件是必备的功能。升级固件操作非常简单，系统会自动联网检测是否有新固件需要更新，检测后确认直到系统重启就算升级完成了，过程完全傻瓜化（图8）。

安全擦除

安全擦除可以将SSD恢复到出厂状态，这是在使用很久之后让SSD“原地满血复活”的最佳方案。不过这样做会永久破坏闪存颗粒中的数据，不过借由此功能也可以放心出手自己不用的SSD不必担心隐私泄露（图9）。

特色功能PAPID Mode

RAPID被三星称为实时数据传输加速处理技术，就是一种利用系统内存做缓冲为SSD加速的技术。额外划拨系统内存，为SSD读写提供更大的缓冲，从而达到优化性能的目的。其实这个技术毫无新意许多第三方软件早已实现，但RAPID来自原厂，三星结合了自家的主控算法和NAND特性专门量身定做的优化程序，效率稳定性比第三方软件强得多（图10）。开启RAPID Mode前后，几乎所有性能都提升了一倍，速度飙升让人乍舌。

Intel SSD Toolbox

提起SSD固态硬盘优化，英特尔官方出品的固态硬盘优化工具Intel SSD Toolbox可能是最为有名的（图11）。Intel SSD Toolbox安装好之后在开始界面中会出现目前系统上所有的硬盘列表，预设是显示Intel的SSD状态，在这点上是与三星软件类似的。

注意System tuner这一项的右方是否有叹号，通常这代表了SSD或者系统状态有需要注意的地方。点击进去就会显示所有可能会存在问题的项目，根据软件进行设置即可。

Intel SSD Optimizer是根据TRIM功能优化SSD的选项，如果我们依旧在使用XP系统，或者操作系统并没有开启TRIM功能，可以使用这个功能让SSD恢复性能。值得一提的是Intel这个恢复的速度相当快，几秒钟就能完成一个完整的TRIM流程。

Intel SSD Toolbox同样提供了安全擦除和固件更新等功能，用户使用起来只要根据软件提示一步步操作，就不会有问题。

其他品牌专用软件

闪迪（SanDisk）最早主攻存储卡，但近几年他们SSD做得风生水起，从入门低端产品到顶级性能旗舰一应俱全。为了旗下SSD能有更好用户体验，闪迪也推出了专用的固态硬盘工具SSDToolkit。基本功能大概与Intel的类似，在固件更新时能详细看到固件版本以及上次更新的状态，并且支持在线升级（图12）。

OCZ在国内市场名为饥饿鲨，旗下SSD产品众多，他们也有一套完整的专用软件OCZToolbox。主要功能与其他几家差不多，集中在SSD状态监测、S.M.A.R.T信息监测、固件刷新、安全擦除等功能（图13）。

只有35次完全擦写的PLC闪存SSD：入坑需谨慎

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