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内存颗粒nand NAND 闪存原理，为什么不应该把手机存储，固态硬盘用得满满

发布时间 : 2025-04-19

作者 : 小编

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NAND 闪存原理，为什么不应该把手机存储、固态硬盘用得满满

手机越用越慢，排除各类软件后台等因素，手机存储也会影响手机运行速度，特别是在可用空间较少的时候。

什么是 NAND 闪存？

内存颗粒又称闪存，是一种非易失性储存器，掉电不会丢失内容。闪存颗粒有很多变种，其中 NAND 闪存常用于固态硬盘、手机存储器。

闪存颗粒：

根据 NAND 颗粒每个单元内储存的比特数不同又可以分为 SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi-Level Cell）、TLC（Triple-Level Cell）和 QLC（Quad-level cell）

储存密度越高读写性能可能会越差、寿命会越短，但成本越低。目前市面 90% 以上的固态硬盘、手机都是 TLC 颗粒。

TLC 颗粒寿命一般在1000次完全写入（1000 P/E）左右。所谓完全写入，例如 128G 存储，写入 128G 数据为一次 P/E。

NAND 颗粒的组成：

在 NAND 闪存颗粒中：

1.Block 是最小的擦除单位 Block 包含多个 Page。

2.Page 是最小的写入单位。

3.删除数据时，数据并没有擦除，而是把文件的储存空间（Page）标记为作废。

4.必须先擦除才能写入数据

当写入数据的时候：

如果存储空间充足，芯片会找一个新的（干净的/擦除过的） Block 以 Page 为单位写入数据。

如果没有太多空闲容量时（已经没有闲置的（干净的）整个Block，只有作废的 Page），芯片会将某个 Block 读取到缓存，然后将原本的数据和新添加的数据一起写入刚才的 Block 。

这种情况造成了原本只需要写入一个 Page 变成了一个 Block，这就是闪存的写放大（Write Amplification）。这种情况下原本只要写入 4K 的数据，却造成了整个 Block 的写入，写放大128倍。重新写入整个 Block 的操作造成速度变慢。

可用空间不足时写入数据的步骤：

前面提到 NAND 闪存擦写次数是有限的，写放大不仅使写入性能下降而且加速了 NAND 闪存的磨损。

垃圾回收（Garbage Collection）

当我们删除文件的时候，系统利用 Trim 命令通知闪存主控，闪存主控将他们标记为废块，不再搬动数据。并在适当的时间回收废块。

寿命均衡（Wear Levelling）

为了避免某些物理快在写入后就没有再次更改（例如系统文件），而一些块不断的擦写导致有些块寿命还很长，而有些块磨损严重，闪存主控会在适当的时机给文件更换位置。

结论：

从上面可以看到闪存主控会在适当的时机不断的腾挪数据存储在 NAND 闪存物理块的位置 ，起到均衡磨损、减少写放大的作用。

随着数据越来越多，闪存存储空间越来越少，留给主控腾挪的空间也越来越少， IBM Zurich Research Laboratory 做的研究表明写放大和空闲空间关系极大。如下图：

空闲块少后，写放大达到3-4倍，当闪存存储空间使用大于75%后，会因为写放大而大大降低写入性能。所以删除掉一些文件吧。

IT之家 7 月 18 日消息，据韩媒 ZDNet Korea 报道，三星电子内存部门新业务规划团队负责人 Choi Jang Seok 今日表示，三星将在今年底开始量产符合 CXL 2.0 协议的 256GB CMM-D 2.0 模块。

该内存模组将配备较为成熟的 1y nm（第二代 10+ nm 级）工艺 DRAM 内存颗粒，发挥 CXL 内存模块对 DRAM 颗粒性能要求较低的优势 。未来三星电子还将推出颗粒更为先进的版本。

▲ 三星电子 CMM-D 模组

除 CMM-D 外，三星电子还规划了多个类型的 CXL 存储产品，包含配备多个 CMM-D 模块的 CMM-B 内存盒模组、同时搭载 DRAM 内存和 NAND 闪存颗粒的 CMM-H 混合存储模组。

Choi Jang Seok 提到三星电子正在内部研究另一类名为 CMM-DC 产品，其在 CMM-D 的基础上还具备计算能力 。

展望未来，Choi Jang Seok 称：“当 CXL 3.1 和池化（IT之家注：可在多个主机间共享 CXL 内存资源）技术得到支持后，CXL 市场将在 2028 年左右全面开花 。”