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标注nand flash坏块固态硬盘ECC纠错能力，一眼看出SSD的好坏

发布时间 : 2025-02-24

作者 : 小编

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固态硬盘ECC纠错能力，一眼看出SSD的好坏

我们常常看到SSD上显示支持ECC。那么ECC是个什么东西呢？

ECC是SSD的数据校验、纠错。

为什么SSD需要ECC呢？

原因：

1.SSD容易产生数据读写错误。ECC需要去校验更改数据错误，以及判断是否坏块。

2.SSD读写的介质是NANDFLASH。而NANDFLASH在生产过程和使用过程中都会产生坏块。

为什么NANDFLASH会产生数据读写错误呢？

原因：

1.写入集中、写入放大、异常断电等等，数据读写错误是普遍的。

2.NANDFLASH坏块引起数据读写错误。

为什么NANDFLASH会有坏块？

原因：

1.生产时的造成的坏块。

2.使用中造成的坏块。NANDFLASH是通过电荷来实现数据储存的，而当电荷击穿底层的绝缘层，坏块或就出现了。

坏块太多的NANDFLAH，无法通过测试，就成了黑片，部分测试未通过NANDFLASH基本能用就成了白片，而NANDFLAH的坏块少并且通过全部测试是为正片。

NANDFLASH中坏块是普遍存在的，只是多少的问题。这些坏块影响NANDFLASH/SSD的读写性能和寿命。

如上图，SSD的写入主要分为顺序读写和随机读写，而SSD使用中不断增加的坏块，随机的出现在SSD的NANDFLASH中，这使得SSD读写时容易出现错误，和增加读写的等待时间。

为了减小坏块、错误数据对NANDFLASH/SSD的影响。主控需要对NANDFLASH里的坏块进行判定、校正错误数据、对坏块进行管理。于是主控加入了BBM坏块管理和ECC校验纠错。

ECC找到坏块或者“伪坏块”，对它们进行判断、识别、纠正、标注，如果确定它们是真的坏块，则将其交给BBM去管理。

这样在主控的干预下，SSD读写时就可以减少数据错误、避开坏块，从而保证了SSD的读写性能和安全、寿命。

随着主控技术的不断进步。主控的ECC和BBM能力不断增强，主控ECC能力越来越强，BBM也能管理和屏蔽更多的坏块了。

这使得SSD对NANDFLASH的品质要求越来越低。这使得黑片都可以拿来做SSD，且性能勉强达到使用要求。

主控进步是SSD技术的一种进步，但是降低对NANDFLASH品质的要求对于我们消费者来说，却是一件坏事。因为黑片从此可以暗度陈仓，鱼目混珠了。

简单的讲了讲ECC和SSD的坏块管理，就叭叭叭说了一大通。如果有错误和遗漏，欢迎交流。

下面我们来一点实际的。我们来看看如何通过查看“ECC的运行历史/状况”来大概看懂一个SSD的好坏。

（声明：此方法是我无意中发现的，是结合了ECC和BBM知识的一种猜想，有待验证。）

我用SSD-Z测到硬盘S.M.A.R.T自我检测分析报告，在里面，我看到“ECC错误率”格式化为682。而我的SSD才使用214小时。我的电脑几乎是24小时开机，也就是说我的SSD才使用15天以内。半个月时间，我的ECC检查到和格式化的错误数据/坏块达到了682次/个。

我用鲁大师测试SSD。硬件ECC校正数据达到了699。

这两个图说明，我的SSD“牛仔很忙”。

为什么SSD使用不久，但是ECC却很忙，检查到/纠正过的数据错误或者发现的坏块非常多？

因为：

1.可能是NANDFLASH品质很渣。

2.可能是SSD主控不给力。

只有这两个可能，且任何一个都代表SSD可能很差劲。

确实如此，我的SSD速度测试，顺序读为300多MB/S，顺序写入不到20MB/S，4K也是不堪入目，是一个性能比HDD还糟糕的SSD。

另外我也用其他SSD用上面的方法检测过。也证明，我们通过看“ECC的运行历史/状况”可以大概了解到SSD主控和NANDFLASH的好坏，进而了解到这款SSD的好坏。

（但是由于ECC的版本不同，可能有的SSD在测试时无法看到“ECC的运行历史/状况”。大家不妨自己试试。）

什么是NAND 型 Flash 存储器？

前言

NAND Flash 和 NOR Flash是现在市场上两种主要的闪存技术。Intel于1988年首先开发出 NOR Flash 技术,彻底改变了原先由 EPROM 和 EEPROM 一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了 NAND Flash 结构,后者的单元电路尺寸几乎只是 NOR 器件的一半,可以在给定的芯片尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格。

1.NAND Flash ROM

NAND Flash ROM 应该是目前最热门的存储芯片了。因为我们生活中经常使用的电子产品都会涉及到它。比如你买手机，肯定会考虑64GB，还是256GB？买笔记本是买256GB，还是512GB容量的硬盘呢？（目前电脑大部分采用了基于 NAND Flash 产品的固态硬盘）。

2.NOR Flash ROM

NOR Flash ROM 的特点是以字节为单位随机存取。这样，应用程序可以直接在 Flash ROM 中执行，不必再把程序代码预先读到 RAM 中。NOR Flash ROM 的接口简单，与通常的扩展存储器一样，可以直接连接到处理器的外围总线上。

与 NOR Flash ROM 相比， NAND Flash ROM 以页（行）为单位随机存取,在容量、使用寿命和成本方面有较大优势。但是它的读出速度稍慢,编程较为复杂,因此大多作为数据存储器使用。嵌入式产品中包括数码相机、MP3 随身听记忆卡、体积小巧的U盘等均采用 NAND Flash ROM 。

在存储结构上，NAND Flash 内部采用非线性宏单元模式,全部存储单元被划分为若干个块(类似于硬盘的,一般为8 KB)，这也是擦除操作的基本单位。进而，每个块又分为若干个大小为512 B的页，每页的存储容量与硬盘每个扇区的容量相同。也就是说，每页都有512条位线,每条位线连接一个存储元。此时，要修改 NAND 芯片中一个字节，就必须重写整个数据块。当Flash 存储器的容量不同时，其块数量以及组成块的页的数量都将不同。相应地，地址信息包括了列地址、块地址以及相应的页面地址。这些地址通过8位总线分组传输，需要多个时钟周期。当容量增大时，地址信息增加，那么就需要占用更多的寻址周期，寻址时间也就越长。这导致NAND Flash的地址传输开销大，因此并不适合于频繁、小数据量访问的应用。

相比较而言，NAND 型 Flash 存储器具有更高的存储密度、更快的写人速度、更低的价格以及更好的擦写耐用性等优点，非常适用于大量数据的存储。但由于NAND Flash的接口和操作都相对复杂，位交换操作频繁，因此通常还要采用错误探测/错误纠正(EDC/ECC)算法来保护关键性数据。

例如深圳雷龙有限公司的 CSNP32GCR01-AOW 芯片。

一.免驱动使用。SD NAND内置了针对NAND Flash的坏块管理，平均读写，动态和静态的EDC/ECC等算法。

二.性能更稳定。由于NAND Flash内部是先擦后写机制，如果软件处理不当，在突然掉电的时候就会导致数据丢失。而SD NAND内部自带的垃圾回收等机制可以很好的规避这个问题。因此CS创世的二代产品才会通过10K次的随机掉电测试。

三.尺寸更小。目前SD NAND 是68mm 大小，8个pin脚，相比Raw NAND的1220mm大小，48个pin脚，采用SD NAND可以做出更小巧的产品，而且也能节省CPU宝贵的GPIO口（这点对于MCU单片机来说更是重要）

四.SD NAND可选容量更多。目前有128MB/512MB/4GB容量。而SLC 的Raw NAND 主流容量128MB，512MB已经少见，供货周期也很长；单颗4GB的Raw NAND基本都是MLC或者TLC NAND的晶圆，管理起来更复杂。

不用写驱动程序自带坏块管理的 NAND Flash（贴片式TF卡），尺寸小巧，简单易用，兼容性强，稳定可靠，固件可定制，LGA-8 封装，标准SDIO接口，兼容SPI，兼容拔插式TF卡/SD卡，可替代普通 TF卡/SD 卡，尺寸 6.2x8mm ，内置平均读写算法，通过1万次随机掉电测试耐高低温，机贴手贴都非常方便，速度级别Class10（读取速度 23.5MB/S 写入速度 12.3MB/S ）标准的 SD2.0 协议普通的SD卡可直接驱动，支持TF卡启动的 SOC 都可以用 SD NAND。

SD NAND原理图如下：

固态硬盘ECC纠错能力，一眼看出SSD的好坏

什么是NAND 型 Flash 存储器？

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