nand读是充电失传技术研究所小讲堂：关于硬盘的基本常识-快讯-上海羊羽卓进出口贸易有限公司

nand读是充电失传技术研究所小讲堂：关于硬盘的基本常识

发布时间 : 2025-03-17

作者 : 小编

访问数量 : 23

扫码分享至微信

失传技术研究所小讲堂：关于硬盘的基本常识

本文由什么值得买用户原创：ACFUN_AK

创作立场声明： 我在电脑前面坐了七个小时，希望能给各位提供一点微薄的帮助

图吧小白教程3.硬盘基本常识

本篇文章基本介绍了关于外部储存器的一些常识。本文因为尽可能的在贴干货所以比较长。

首先咱本文的硬盘除了指机械硬盘和固态硬盘以外，也包括常见的外部储存器的一些初等的常识。我个人来说认为这些东西大同小异，比如同样是闪存在电脑里面我们喜欢叫固态硬盘（SSD）或者电子盘（EMMC），在手机平板等移动设备中就喜欢叫内存（ROM），但是实际上起的作用都是一样的。简单来说就是文件的储存，并且具有可反复读写的能力。

硬盘是电脑主要的存储媒介之一，硬盘有固态硬盘（SSD ）、机械硬盘（HDD）、混合硬盘之分。以前我们也讲过硬盘的结构和基本原理之类的，这次我们就先以机械硬盘入手。

首先要说：硬盘有价数据无价硬盘有价数据无价硬盘有价数据无价

无论什么原因，一个硬盘如果失去了可靠性的话，它最好的归宿是拆了当镜子照。如果强行用它储存数据，请一定备份。无论如何，硬盘有价数据无价

机械硬盘

1.什么是机械硬盘？

机械硬盘即通过机械结构实现以磁介质作为储存基质的储存器，机械硬盘主要由磁盘盘片、磁头、主轴与传动轴等组成，数据就存放在磁盘盘片中。

大家见过老式的留声机吗（黑胶唱片机）？留声机上使用的唱片和我们的磁盘盘片非常相似，只不过留声机只有一个唱头，而硬盘是上下双磁头，盘片在两个磁头中间高速旋转（通常是5400/7200，也有万转以上的高速盘和低于5400的低速盘一般来说转速高的硬盘性能就好当然这只是传统意义的现在就不太一样了往下看就懂了）

机械硬盘有尺寸之分，一般咱台式机用的都是3.5盘，笔记本用的是2.5盘，以前还有过1.8盘和5.25寸盘，这些现在都淘汰了。（1.8寸,转速慢,一般4500转/分，应该现在还能找到。5寸盘都是一个硬盘几G的时代的东西了）

2.机械硬盘结构与工作原理

首先可以看出，硬盘是分单盘和多盘的。上图就是多盘的结构。

在《机械硬盘内部是什么结构？》中我们也拆解展示了机械硬盘的结构，拆了一个希捷的单盘。其中我们也介绍了硬盘的发展史

"1956年，IBM的IBM 350RAMAC是现代硬盘的雏形，它相当于两个冰箱的体积，不过其储存容量只有5MB。1973年IBM 3340问世，它拥有“温彻斯特”这个绰号，来源于他两个30MB的储存单元，恰是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量。至此，硬盘的基本架构就被确立。"咱现在这个结构的硬盘就叫温彻斯特硬盘。

PS：最早并没有什么磁盘，而是磁鼓，它长这样：

磁鼓是利用铝鼓筒表面涂覆的磁性材料来存储数据的。鼓筒旋转速度很高，因此存取速度快。

后来有了磁带，这个各位都熟。

咱还是说硬盘结构

顺带说下，机械硬盘是气密无尘结构，一旦在常规环境下拆解将导致硬盘失效。

说白了除非硬盘到手就知道它废了而且没有什么资料需要恢复，不然不要拆。

曾经贴吧有个小伙子为了研究CPU结构用锤子给他爸的I7 4790K砸开看完之后CPU装回去就冒烟的故事，当年还没有5代I7呢。可想而知这熊孩子最后什么下场。

一般的硬盘都是单盘比较贵，并不是因为单盘实际生产成本比多盘低，多盘因为机械结构复杂的原因往往更容易损坏。如果各位学机械也应该明白越复杂的机械越容易故障的道理，因此并不是说双盘的硬盘比单盘的多出来一个盘就更贵了。恰好相反。

磁头在强磁铁下可以通过音圈电机被精确的定位到某一位置以查找磁盘的数据，这个过程也叫寻道,在接收到系统指令后,磁头从开始移动到移动到数据所在磁道所需要的平均时间叫寻道时间。机械硬盘在读取或写入数据时，非常害怕晃动和磕碰，磁头会因为晃动而撞击高速旋转的盘片。也就是说机械硬盘不能在工作中承受过大的加速度（速度变化）。但是这并不代表机械硬盘在不工作的时候就可以磕碰或者摔打。当初我做鬼畜的时候后来笔记本电脑被砸了，结果机械硬盘在断电的情况下依然GG了，那时候320G的硬盘还值200块钱呢（旧盘），现在倒是便宜，7200转的500G盘也就100出头。

和软盘、光盘一样，硬盘一样有扇区和磁道概念。理想状态下硬盘的磁道是完整的，且磁道和磁道之间有很大的间隙，但是实际上由于工艺问题，磁道存在坏道。

柱面又是什么呢？如果硬盘是由多个盘片组成的，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，那么所有盘片都会从外向内进行磁道编号，最外侧的就是 0 磁道。具有相同编号的磁道会形成一个圆柱，这个圆柱就被称作磁盘的柱面

硬盘的大小是使用"磁头数 x 柱面数 x 扇区数 x 每个扇区的大小"这样的公式来计算的。其中，磁头数（Heads）表示硬盘共有几个磁头，也可以理解为硬盘有几个盘面，然后乘以 2；柱面数（Cylinders）表示硬盘每面盘片有几条磁道；扇区数（Sectors）表示每条磁道上有几个扇区；每个扇区的大小一般是 512Byte。

3.坏道和SMR

扇区内容不能正常读写，此扇区失效，它所在的磁道成为坏道（ Bad track）。当然这种坏道有可能是软件的错误，有可能是硬盘本身硬件故障，因此坏道分物理坏道和逻辑坏道。

硬盘出厂的时候就存在坏道，受工艺限制坏道一定会有只是多少的问题。因此，和CPU以及显卡厂商一样，硬盘厂家也会对坏道如同瑕疵CPU GPU一样进行屏蔽后销售。因此市面上就会出现电路板通用的一系列容量不等的硬盘。（图中右上那个就是一般来说250G 320G 500G之类的硬盘电路板都是一样的相互通用硬盘的电路板上有控制芯片缓存芯片电机驱动器等有价值的元件，其中缓存没记错的话应该是DDR SDRAM，也就是咱说的内存条的颗粒一般缓存越大硬盘性能越好，但是这是以前，往下看你就明白了……）

500G 320G 250G 160G……一个硬盘出厂之后测试屏蔽后究竟能留下多少有效容量我们是不知道的，但是从规格上看，坏道越多的硬盘容量就越小。不过也不用太过担心，因为硬盘坏道只要屏蔽了就不影响使用。因此图吧也经常有大佬捡坏道硬盘回去用，但是现在机械硬盘这么便宜坏道硬盘就没必要捡了。

根据上文我们就可以发现，既然硬盘是这样生产的那么在相同容量下多盘显然比单盘的质量要差，因为同样用一个盘片和两个盘片或者多个盘片进行屏蔽后居然容量相同，那么理所应当可以得知多盘的坏道更多质量更次。

此外，机械硬盘上车即翻车！SMR技术到底有多坑爹？中我们也初步介绍了机械硬盘分为垂直式和叠瓦式，其中，两者相互不对应。垂直盘也可能是叠瓦盘。因为垂直盘对应的是水平盘。

垂直盘的意思就是说原先硬盘的磁头水平磁化磁介质，但是这样储存密度显然没有垂直来得要密集。因此后来的硬盘就几乎全是垂直盘了。水平向垂直的改变非常顺利，并没有什么问题。

而后来的叠瓦盘就不一样了。在机械硬盘储存密度将届，固态硬盘突破迅猛的时候，硬盘厂商开始走起了歪门邪道：

"受到物理定律的限制，目前硬盘使用的垂直磁记录（Perpendicular Magnetic Recording，PMR）技术即将达到其存储密度极限。业界迫切希望引入新的技术来克服限制，继续稳步提升容量。

叠瓦式磁记录（Shingled Magnetic Recording）技术应运而生，磁道像屋顶上的瓦片那样重叠在一起来实现其存储面密度的增长。"

这个技术说白了就是允许在硬盘写入的时候强行调整磁道间距，将过去已经完成写入的磁道擦掉一些再写入。

原来的硬盘磁道是写的宽读的窄，现在就变成了写窄读的也窄。但是写还是一样的宽，只是每次写的时候都把原来写的再擦掉。因为SMR叠瓦盘这种写入机制，因此它的写入速度往往偏慢。

硬盘盘片本身的记录次数是有寿命的，给同一片区域写好一次再复写就消耗了一次寿命。然而最重要的并不是这样，而是更严重的问题。

这就好比我们现在写字一样，虽然擦掉一部分但是实际上我们还是能看懂的。不信我做个图给你们重新看看就明白了。就像这样。但是显然的写字一张纸写完就拉倒了。但是SMR硬盘在进行再写入的时候麻烦就大大的有了。用笔写字我们还好说，毕竟一行字比笔尖大很多。但是硬盘我们更应该理解成画线，用非常粗的马克笔在本子上画点画线表达信息，然后SMR就像是用修正带盖上线的一半之后再覆盖画写。显然的如果画错了再改或者画完了发现前面有问题再想修改难度非常高，所以一般SMR。可是硬盘我们还是要重复使用的啊，尤其是作为计算机的主硬盘，计算机在工作的时候一定要反复进行读写，擦掉硬盘上原有的文件再写入简直就是家常便饭。所以SMR盘是不能用作系统盘的。

如果在一个位置对一个文件进行反复的改写这显然是不可能的。而我们都知道在删除文件时硬盘并不会把文件当地的信息进行销毁（消磁、固态硬盘归零），而是直接把文件当地标记为可使用。系统只是删除了相对应文件的标识，没有标识系统就会认为“这里是空的” 这其实可以专门拎出来写一篇文章《文件恢复原理》

那就是短篇了。

总之，传统的硬盘文件删了就删了，回头再重新写就可以了，但是SMR叠瓦盘显然不行。

如图，如果黑色磁道代表以及被删除文件所在的磁道，那么在重新利用该空间的时候势必要进行重新写入，但是之前我们也说过，叠瓦盘的磁轨是只保留刚刚够读的那么宽的，每次写入的时候都会对之前已经写好的磁道覆盖一部分，如果这时候想写入黑色标记的磁轨就会覆盖掉下面一行绿色磁轨的有效信息，因此叠瓦盘在处理删除文件的空间利用不能直接把磁头移过去-写入-完成三步搞定。

那么硬盘厂家想了什么办法解决这个问题呢？

问得好，硬盘厂家见普通的再利用形式已经不能满足叠瓦盘了，于是就想到一个办法，我先把下面几行的数据移走再写需要利用那行然后再把下面那些数据移回来不就行了？——结果导致以前很简单的活现在需要反复的进行折腾，严重的损害磁盘的寿命。其中机械部件的磨损就不提了，这么折腾首先来说需要反复的进行内部读写就会占用硬盘的读写性能，在此期间硬盘因为内部在忙活文件的读写，对于外部的访问的照顾自然就少了。而且因为要反复在内部的进行读写搬运文件的操作，因此叠瓦盘往往配备了256M以上的大缓存——通常对应一个磁道。因为SMR叠瓦盘这种写入机制，因此它的写入速度往往偏慢，这也是它需要大缓存的另一个原因。

因此，缓存越大转速越高容量越大的硬盘就越好的定律，全都被硬盘厂家的叠瓦盘给打破了。

过去就算小白都知道硬盘要买大的好，转速高的好，厉害点的还知道买缓存大的好。现在这些人信誓旦旦的买256缓存叠瓦盘的全翻车了。我群里还有一个400块钱甩4T盘的根本甩不出去。因为咱群友全都知道叠瓦盘的厉害了。因此现在咱宁可捡320G 500G 1T也不会买什么2T叠瓦盘了。好在这小容量盘虽然古老但是真的能用住。截止截稿前咱捡一个500G盘也能在50左右刚下来，320G更便宜，大量货源也叫25左右包邮。

4.RAID

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Drives，RAID），有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。磁盘阵列是由很多块独立的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。

咱之前也说过，上网随便捡个35块钱的SATA扩展卡就可以实现硬件RAID了，至于计算机主板支持的RAID软件扩展功能咱要辩证看待，硬盘有价数据无价，咱还是谨慎的好。

硬盘的接口分为IDE(PATA)，SATA，其中SATA分别有123三种版本，速度依次提升。

IDE(Integrated Drive Electronics)接口通常和大D型电源口同时出现，是非常古老的硬盘了。IDE的速度也有多种分别是:IDE33、IDE66、IDE100和IDE133速度就是后面的数字,也就是33MB/S、66MB/S、100MB/S和133MB/S(注意1MB=8Mb)

SATA1的速度为150MB/S,SATA2翻了一倍达到了300MB/S（3Gb/S），SATA3最高600MB/S 其实很多机械硬盘实际连SATA1的速度都没有……但是当然速度这东西性能越高越好。顺带说下，SATA的电源接口还提供了3.3V，大D口没有。

JBOD

JBOD（ Just a Bunch Of Disks ）不是标准的 RAID 等级，它通常用来表示一个没有控制软件提供协调控制的磁盘集合。 JBOD 将多个物理磁盘串联起来，提供一个巨大的逻辑磁盘。 JBOD （如图 1 ）的数据存放机制是由第一块磁盘开始按顺序往后存储，当前磁盘存储空间用完后，再依次往后面的磁盘存储数据。 JBOD 存储性能完全等同于单块磁盘，而且也不提供数据安全保护。它只是简单提供一种扩展存储空间的机制， JBOD 可用存储容量等于所有成员磁盘的存储空间之和。目前 JBOD 常指磁盘柜，而不论其是否提供 RAID 功能。

RAID0

定义：

RAID 0又称为Stripe或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。

工作原理：

系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘（RAID0 磁盘组）发出的I/O数据请求被转化为3项操作，其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。通过建立RAID 0，原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行。从理论上讲，三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。但由于总线带宽等多种因素的影响，实际的提升速率肯定会低于理论值，但是，大量数据并行传输与串行传输比较，提速效果显著显然毋庸置疑。

优缺点：

读写性能是所有RAID级别中最高的。

RAID 0的缺点是不提供数据冗余，因此一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法得到恢复。RAID0运行时只要其中任一块硬盘出现问题就会导致整个数据的故障。一般不建议企业用户单独使用。

总结：

磁盘空间使用率：100%，故成本最低。

读性能：N*单块磁盘的读性能

写性能：N*单块磁盘的写性能

冗余：无，任何一块磁盘损坏都将导致数据不可用。

RAID1

定义：

RAID 1通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。

工作原理：

RAID1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列，其容量仅等于一块硬盘的容量，因为另一块只是当作数据“镜像”。RAID1磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列，因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有RAID0磁盘阵列那样好，但其数据读取确实较单一硬盘来的快，因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。RAID1磁盘阵列的写入速度通常较慢，因为数据得分别写入两块硬盘中并做比较。RAID1磁盘阵列一般支持“热交换”，就是说阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行，无须中断退出系统。RAID1磁盘阵列是十分安全的，不过也是较贵一种RAID磁盘阵列解决方案，因为两块硬盘仅能提供一块硬盘的容量。RAID1磁盘阵列主要用在数据安全性很高，而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。

在这里，需要注意的是，读只能在一块磁盘上进行，并不会进行并行读取，性能取决于硬盘中较快的一块。写的话通常比单块磁盘要慢，虽然是并行写，即对两块磁盘的写入是同时进行的，但因为要比较两块硬盘中的数据，所以性能比单块磁盘慢。

优缺点：

RAID1通过硬盘数据镜像实现数据的冗余，保护数据安全，在两块盘上产生互为备份的数据，当原始数据繁忙时，可直接从镜像备份中读取数据，因此RAID1可以提供读取性能。 RAID1是硬盘中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性，当一个硬盘失效时，系统可以自动切换到镜像硬盘上读/写，并且不需要重组失效的数据。

总结：

磁盘空间使用率：50%，故成本最高。

读性能：只能在一个磁盘上读取，取决于磁盘中较快的那块盘

写性能：两块磁盘都要写入，虽然是并行写入，但因为要比对，故性能单块磁盘慢。

冗余：只要系统中任何一对镜像盘中有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行。

RAID 5

定义：

RAID 5是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5具有和RAID0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低，是目前运用较多的一种解决方案。

工作原理：

RAID5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上，其中任意N-1块磁盘上都存储完整的数据，也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁盘发生损坏后，不会影响数据的完整性，从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后，RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据，来保持RAID5的高可靠性。做raid 5阵列所有磁盘容量必须一样大，当容量不同时，会以最小的容量为准。最好硬盘转速一样，否则会影响性能，而且可用空间=磁盘数n-1，Raid 5 没有独立的奇偶校验盘，所有校验信息分散放在所有磁盘上，只占用一个磁盘的容量。

总结：

磁盘空间利用率：(N-1)/N，即只浪费一块磁盘用于奇偶校验。

读性能：(n-1)*单块磁盘的读性能，接近RAID0的读性能。

写性能：比单块磁盘的写性能要差（这点不是很明白，不是可以并行写入么？）

冗余：只允许一块磁盘损坏。

RAID10

定义：

RAID10也被称为镜象阵列条带。象RAID0一样，数据跨磁盘抽取；象RAID1一样，每个磁盘都有一个镜象磁盘, 所以RAID 10的另一种会说法是 RAID 0+1。RAID10提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸，但价格也相对较高。对大多数只要求具有冗余度而不必考虑价格的应用来说，RAID10提供最好的性能。使用RAID10，可以获得更好的可靠性，因为即使两个物理驱动器发生故障（每个阵列中一个），数据仍然可以得到保护。RAID10需要4 + 2*N 个磁盘驱动器（N >=0)，而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁盘大小不一)的磁盘用量, 例如 4 个 250G 的硬盘使用RAID10 阵列，实际容量是 500G。

实现原理：

Raid10其实结构非常简单，首先创建2个独立的Raid1，然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0，当往这个逻辑Raid中写数据时，数据被有序的写入两个Raid1中。磁盘1和磁盘2组成一个Raid1，磁盘3和磁盘4又组成另外一个Raid1;这两个Raid1组成了一个新的Raid0。如写在硬盘1上的数据1、3、5、7，写在硬盘2中则为数据1、3、5、7，硬盘中的数据为0、2、4、6，硬盘4中的数据则为0、2、4、6，因此数据在这四个硬盘上组合成Raid10，且具有raid0和raid1两者的特性。虽然Raid10方案造成了50%的磁盘浪费，但是它提供了200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性，并且当同时损坏的磁盘不在同一Raid1中，就能保证数据安全性。假如磁盘中的某一块盘坏了，整个逻辑磁盘仍能正常工作的。当我们需要恢复RAID10中损坏的磁盘时，只需要更换新的硬盘，按照RAID10的工作原理来进行数据恢复，恢复数据过程中系统仍能正常工作。原先的数据会同步恢复到更换的硬盘中。

总结：

磁盘空间利用率：50%。

读性能：N/2*单块硬盘的读性能

写性能：N/2*单块硬盘的写性能

冗余：只要一对镜像盘中有一块磁盘可以使用就没问题。

此外，还有关于RAID的更多更详尽的介绍，想了解可以点这里文章我会在我们所的一点号同时发一份，点名表扬一点号作为少数允许转载还给推荐的平台也算是比较良心了，图床也支持外链，能解决很多平台图片不能外链的问题。相比大鱼号之类没推荐还经常各种奇葩理由不过审还扣分的屑是要高到不知道哪去了，在大鱼号我连发选购防假货指南都会被毙，不愧是阿里独资，真的犊子。如果各位知道什么良心平台别忘了在评论区和我们分享一下，我会尽力让我们优秀的文章传的更远。

总之，咱很容易就能买到支持以上原理的RAID扩展卡，而且只要有多块硬盘就能很容易实现RAID来提升硬盘的速度。但是就像咱说的一样，硬盘有价数据无价 RAID作为比JBOD复杂的系统也并不能保证100%可靠，因此最好还是进行分布式多终端备份。

RAID1是相对来说比较保靠的方案，虽然成本也双倍了但是硬盘有价数据无价

当然，定期进行多终端备份也是符合RAID1思路的一种办法。咱有两台电脑，每台电脑之间的数据都定期进行对拷，这样也相当于RAID1。

5.供应商

光说备份还不够，硬盘本身也得靠谱，不然一阵抖动全挂了也是白扯。咱再说说机械硬盘的厂商吧，机械硬盘的厂商咱看看排名一般也就知道有几家了。

西部数据

WD公司始创于1970年，总部在美国加州Lake Forest，是历史最悠久的硬盘厂商之一，也是IDE接口的创始者之一。WD公司在1999年退出SCSI市场后主攻IDE领域，2001年下半年6个月销售额为10.15亿美元，并且保持着3300万美元的盈利。WD公司是一个不擅于宣传的公司，让人能记得住的特有技术屈指可数，其实WD的技术实力是不容小看的，其硬盘性能长期处于高水平肯定有先进技术的支持。

希捷

希捷公司于1979年创立，总部位于美国加州Scotts Valley，2000年希捷主动从股市退出，成为私人公司，产品主要包括SCSI与IDE硬盘、磁带机与网络存储设备。在第四财季报表中，收入高达到27.4亿美元，是无可非议的硬盘业界老大。希捷公司对技术的开发相当看重，研发费用高达9亿美元。不过，与其他公司一样，其特有技术主要针对于硬盘的保护与噪音的抑制。

日立

日立公司收购了IBM的存储事业部，并在2003年1月正式推出全新的硬盘品牌，也就是今天的日立硬盘。日立主要有沿用IBM硬盘编号的180GXP系列和全新推出的7K250系列。两个系列均采用了铝合金盘片、GMR磁头和液态轴承马达，区别在于180GXP采用单碟容量60G的盘片，而7K250系列采用了单碟容量80G的盘片。2011年3月8日，西部数据宣布以总价值大约43亿美元的现金和股票收购日立的硬盘业务(在第三个季度完成)，从而宣布硬盘市场三足鼎立的时代结束。目前希捷的市值大约在63.2亿美元，西数收购日立之前是84.1亿美元，收购后将远超希捷成为硬盘厂商中的"一哥"。

三星

三星的硬盘事业起步于1989年，当时涉猎面很广，从笔记本电脑硬盘到SCSI硬盘应有尽有，但由于种种原因，最后只集中精力发展IDE硬盘。三星硬盘在业界的地位相对来说并不高，基本属于技术采用者的角色，不过三星针对硬盘的噪音与可靠性也开发了自己的专用技术。三星电子北京时间2011年4月19日下午宣布，正式作价14亿美元(现金加股票的方式)向希捷出售旗下硬盘驱动业务。

东芝

世界硬盘产业内，传统的希捷、迈拓。西数、三星大家都耳熟能详了，但是专注于笔记本用途的2.5英寸以下尺寸的硬盘厂商东芝来说，许多DIY玩家可能只听过名字而比较少接触。其实，东芝在小尺寸硬盘方面无可争议的属于领导者的地位，从2.5英寸。1.8英寸到0.85英寸硬盘的推出，时期在小尺寸硬盘在笔记本电脑与消费电子方面业绩非常不错。东芝于2009年收购富士通硬盘业务。

富士通

作为全球几大硬盘制造厂商之一的富士通(Fujitsu)，其产品虽然不像希捷和迈拓那样为人所熟知，但它在硬盘领域的地位一直以来都十分稳固。稍有资历的用户相信对富士通硬盘并不会感到陌生，因为直到富士通在几年前宣布退出桌面市场和零售市场，富士通硬盘才开始"退居幕后"，全力充当服务器和笔记本厂商的OEM。但对于使用笔记本电脑的用户而言，富士通的笔记本硬盘还是随处可见的，就连和另一笔记本硬盘厂商日立有密切关系的IBM，在ThinkPad上也会采用富士通的产品，其实力可见一斑。富士通硬盘业务于2009年被东芝收购。

迈拓

世界上信息存储方案供应商中佼佼者,成立于1982年,总部位于加州的Milpitas，全球员工大约6500人.Maxtor在NASDAQ上市，代号MXTR.1999年公司销售额近25亿美元,在2000年第一季度,其硬盘驱动器发货量达660万台,而其中大部分为三至四碟片产品.公司的快速发展，主要归功于灵活的高声策略、优异产品质量、强大技术实力以及令人称心如意的客户支持。Maxtor公司是世界上最大的硬盘存储产品和解决方案的供应商之一。是业界磁介质产品的领导, 2007年已经被希捷并购。

IBM

IBM是硬盘的发明者也是创造者，拥有许多专利技术。但后来的玻璃盘遭遇到极高的返修率，加之其他种种原因，迫使风靡一时IBM硬盘退出了市场。

易拓

深圳易拓科技有限公司(简称"易拓科技")成立于2001年，注册资本2660万美元，是长城科技股份有限公司控股的中外合资企业，专业从事硬盘驱动器的研究设计、生产制造和销售服务，是中国国内最大的自主研发、生产硬盘驱动器的世界级制造厂商，在中国深圳拥有现代化的生产基地，并在美国设立了自主的硬盘研究开发中心。2004年实现销售收入30亿元。专业从事硬盘驱动器的研究设计、生产制造和销售服务，易拓科技是深圳市高新技术企业、深圳出口"百强企业"、"广东省大型出口企业"、"2004年度全国工业500强企业"。

昆腾

美国昆腾国际公司(Quantum Corporation)创立于1980年，是数据保护与大数据管理领域全球公认的专家，提供独特的智能存储系列解决方案，为传统、虚拟和云环境提供无与伦比的价值。昆腾的产品包括:适用于快速备份和恢复的DXi系列磁盘重复数据删除和复制系统;适用于保护虚拟机数据的vmPRO解决方案;适用于灾难恢复和长期数据保留的Scalar磁带自动化产品;适用于高性能文件共享和存档的StorNext大数据管理软件与设备。

看到国产品牌居然能上世界十强颇感欣慰，然而，硬盘厂商目前我们最常用的还是西数希捷日立东芝这么几家。后面这些三星之类的品牌我倒是用过，但是和前面的相比就感觉只有一个字了：蔡

张大妈首发文章的时候咱看到底下有个评论机械认准东芝，固态认准三星，移动存储认准闪迪，目前还没翻过车先不说是真是假，首先咱确实要承认硬盘厂商里面确实有好有坏。像上面那个迈拓的N手盘我就用过一个，噪音大的我怕不是要当场去世。就这样的硬盘，还经常丢文件，卡顿，以及发热。早扔早安生，刚才咱也说过现在500G都没几个钱了。

首先咱还是不说蔡的一比的希捷了吧。太蔡了。之前咱拆过的几个报废硬盘（包括上面那个）都是希捷的。虽然现在成了第一大厂家，但是希捷的东西……也就那么回事吧，又不是不能用，旧盘的话反正没有SMR也是能用的。

咱是面向捡垃圾的指南，只能代表垃圾佬的知识水平。本篇文章并不能作为购买全新硬盘的参考。

接下来说西数吧，这也是我们常用的一个品牌。西数的盘比较容易分辨，因为它用颜色进行标记：

其中蓝盘在以前是标准盘，7200转8M16M缓存，笔记本上是5400转，也是代表一个一般能用的水平。现在蓝盘在台式机上好像也缩转速了，也不知道有没有叠瓦盘。真的是硬盘厂家集体变蔡

绿盘作为低性能低转速盘的代表自然也是那么回事。因为只见过台式机的绿盘所以我就简单的评价吧：慢而且蔡绿盘作为号称节能省电的硬盘在读写文件的时候速度非常慢，也并没有省多少电。拷一个同样大小的文件蓝盘早完事了绿盘还在慢悠悠的转，让人怀疑其号称绿色的动机。不过相比SMR叠瓦盘倒也算是能用，之前在上面装过系统也可以对付用，就是慢点。现在绿盘应该有叠瓦盘了吧，我反正是一个垃圾佬也没敢用过叠瓦盘，毕竟群里到处都是翻车/对叠瓦盘忍无可忍低价甩都甩不出去的玩家。

黑盘我只见过笔记本的2.5盘。因为黑盘在笔记本就代表7200转，因此我在用过两天之后上了固态+WIN10翻车之后果断选择高转速机械了。廉价固态硬盘拷大容量文件的时候会出现爆缓存掉速的情况，这点和SMR叠瓦盘相似。所以黑盘来说其实我觉得在笔记本机械硬盘里应该可以说是最好的了。大容量写入不掉速，而小容量廉价固态掉速之后的速度是慢于高转速机械的，甚至不如一个5400转机械。

质量方面我用黑盘做移动硬盘，也组RAID。也做过系统盘，总体来说系统盘的话还可以，至于移动硬盘在我经常摔打磕碰+RAID0的暴力使用环境下也依然可以正常使用。

至于红盘也是作为NAS使用的一种7*24全日工作盘它主打的也是节能，因此性能方面也就那么回事吧。据说没比绿盘好多少。

而紫盘作为监控盘的话主要主打的还是差不多的东西。适合视频监控存储，同样能够适应7X24小时的工作。好像也有SMR。毕竟硬盘只是日复一日的从头到尾的写，写完再写，反复擦写。这种从头到尾写的流程倒是比较符合SMR的设计理念。

至于日立和东芝咱就知道以前日本最牛B的硬盘厂家是日立，后来日立把技术转让给东芝之后东芝也成精了。之前咱也说过有人反馈买机械硬盘认准东芝就没翻车过。但是其实以咱的印象就记得东芝的破盘笔记本盘在别的厂家都能做到5V0.5A的功耗的时候东芝还是5V1.0A以上，就连三星都没这么高。也许这是因为那个时代还有日立的盘吧。

此外硬盘还有OEM这个概念。OEM生产，也称为定点生产，俗称代工（生产），基本含义为品牌生产者不直接生产产品，而是利用自己掌握的关键的核心技术负责设计和开发新产品，控制销售渠道.原始设备制造商具体的加工任务通过合同订购的方式委托同类产品的其他厂家生产。之后将所订产品低价买断，并直接贴上自己的品牌商标。

OEM俗称代工，也可以说叫副厂货。说到OEM咱就必须得提到硬件圈里出过一个非常恶劣的案例，一个叫@SOFONIO 也叫SOSO的SIMA搬运工在忽悠老外得到代理权怼死其他搬运工之后开始大肆售卖老外的三无产品，价格就不说了反正不是咱能买得起的。咱连当韭菜的资格都没有。这个死胖子曾经就做过这么一件事，上某宝去买两个非常便宜的东芝的8T硬盘，当然是OEM货了。硬盘这东西买新的还能这么便宜不是质量差就是蔡。然后他愣是强词夺理说OEM货不是东芝的东西他买到的是假货要求卖家退一赔三。一般硬件圈买到假货很少有要求退一赔三的，顶多也就仅退款就完事了,只有职业打假人喜欢这么干。因为平台是无权执法的,要想完成退一赔三就需要执法部门出动，一般人自然是怕麻烦所以就退货了，有的可能还要负担运费。总之，这玩意就比较厉害，因为卖家是个学生也是小白，刚开店没多长时间被这货连哄带骗再吓唬直接慌了神。一开始还有点自信知道自己这东西是东芝的，后来被威胁要上法庭肯定败诉又什么不赔钱上失信名单之类的就直接吓尿了，根本就没了主意。咱也知道做人最重要的是什么，那就是绝对不能慌神，人一旦怕了慌了就败了。如果这个学生和这货硬刚积极应诉没准能拖个证据不足不予起诉或者什么原告方诉求不予支持之类的，但是他怕了。所以最后的结局自然是这学生硬盘赔进去了，6000多块钱也给人线下转过去了。更气人的是整个事件没有任何一家机构给出相关鉴定能证明这个硬盘是假货，也没经过任何执法机构的判决，整个过程完全是个人之间完成的，真实键盘执法。这在咱明白人看来自然是黑吃黑，而且还是吃相非常难看的。因为店主学生是小白也完全不懂OEM之类的，所以最后直接干不下去关店了。然后这个死胖子就比较厉害了把自己“维权”的过程剪辑成了视频还忽悠了几个学生帮他做了字幕甚至连报酬都没给人家的然后就直接上传到了网上。视频里所有相关的比如恐吓威胁包括发动网络暴力攻击相关店铺的证据全都有，至今可以看到。好像叫什么来着，反正我们所之前写过文章对此种一手卖三无产品一手打假的马克丁行为予以了严正的谴责，后来这SIMA胖子甚至还扬言要告我们诽谤，真的是非常蔡了。

且不说硬盘的真假，在实际的环境下买到假货维权哪有那么容易。面对退一赔三的要求几乎没有一个奸商会这么容易的乖乖就范，就连仅退款都需要和奸商斗智斗勇很长时间了何况退一赔三。真正的奸商可不会因为你发动什么网络暴力或者打几个电话恐吓之类的手段就会屈服，相反他们深知行业规则，知道哪些事情能做法律支持哪些不能。他们挣钱几乎不会留破绽因此你也从他们那里捞不到多少好处。因此几乎没有职业打假人对职业奸商下手，因为那都是神仙打架。大部分消费者在发觉是假货之后也就只能选择退货，这也是兲宝这个SIMA平台在我们经过多次实践后给出来的能够予以的支持水平。以前如果客服认同的话还可以实现仅退款，现在是越来越难了。

整个事件最好笑的就是这个人买的东芝盘还是SMR叠瓦盘。虽然东芝质量还行但是我们还是祝他硬盘当场爆炸炸死他吧。这种人是怎么好意思发视频吹比的。发动网络暴力攻击恐吓威胁一个人良心不会痛吗。

何况这人卖的只是一个OEM货啊，而且标价也是OEM的价钱。正品要1800+一个呢，难道买之前心里没点B数吗

这样的恶性案件就应该永远被挂在历史的耻辱柱上让后辈看看我们当中曾经有这样的东西，你看它们穿上衣服也像个人呢。

不高兴的不说了，至于垃圾佬用的主力盘自然是不能用SMR叠瓦盘了。而且本人作为垃圾佬性格也不稳定，经常喜欢干一些玩不爽了就删资源的这种没有意义的操作，这显然也和SMR的理念相悖。此外，SMR最重要的地方是它并不便宜。如果一个12T的硬盘200就能刚下来那自然是真香，但是它并没有。硬盘咱也说过，厂家生产的成本是固定的，只不过根据良品的坏道比率进行了一定的屏蔽之后就测试然后定容出售了。厂家的生产成本是恒定的，至于大容量比小容量贵出去的那些钱，咱姑且可以认为是溢价。也就是图吧垃圾佬最不喜欢的价格因素。CPU的生产到底多少钱？这咱基本无从得知，单论生产成本，CPU是可以论斤出售的。三千预算进图吧，一顿配置抱回家。老旧平台的CPU真的可以论斤买到，硬盘姑且也一样可以认为刨去溢价之后实际成本很低。同样是一个盘片加一个磁头，谁怕谁啊。（划掉）谁比谁高贵啊。

啥？你两个磁头？惹不起惹不起。

双磁头硬盘

双磁头臂提速原理：单盘2个LUN独立工作

图片来自企业储存技术

如上图，希捷和WD都准备了这种产品，其硬件结构上也比较类似。现有的硬盘是每个盘片正反面2个读写磁头，如果8碟HDD一共就是16个磁头。以此为例换成双磁头臂设计，上面4个盘片的磁头就会由磁头臂1来带动，而磁头臂2则负责下面4个盘片的8个磁头。简单来说，就是解决了多盘硬盘多个磁头被固定在一起的一种方案。因为多盘硬盘虽然也有多个磁头，但是磁头臂只有一个因此多个磁头并不能和多个单盘硬盘的磁头那样自由工作。因为都是连体人，所以工作效率自然低。用了这种技术其实也不能完全解决问题，看到图上的盘片数和独立磁头磁臂数没？还是多个单盘最管用。

暂且关于机械硬盘的介绍就到这里。机械硬盘本着便宜可靠（至少以前的产品可靠）的特性至今依然作为芸芸众生的储存主力。虽然咱没用过什么企业盘，但是希捷的SMR是真的蔡。如果咱以后捡垃圾能碰到高转速的非SMR企业盘的话，还是会考虑去试试的。

此外各位大佬有空真的应该做个SMR防触雷手册，列个表格之类的把SMR盘全都收集起来，就能避免现在2T以上没人敢买的局面了。

固态硬盘

惭愧，咱作为垃圾佬其实惭愧的是对固态硬盘了解甚少，基本只有一点初级的知识。毕竟并不能20包邮刚固态，所以咱对固态的了解只有手上那几个低端货。至于三星的固态好不好我也是不知道的。我就知道现在这个局势，国产颗粒再怎么也要支持一下的。

没错，没有液态硬盘。固态驱动器（Solid State Drive），俗称固态硬盘，固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。固态硬盘因为没有机械结构而是靠NAND闪存晶体管充电放电开关储存数据，所以理论速度比机械硬盘要高还抗震。（顺带说下RAM是靠电容充电放电，比晶体管还快）

可以看到固态硬盘抛弃了机械结构，完全使用了固态储存器。基本上固态盘可以理解成使用了NAND作为储存介质的的闪存盘。固态硬盘以前由于技术原因和一些厂家把持着生产资料因此价格一直居高不下。作为垃圾佬相比SSD固态硬盘，咱平时还是EMMC（电子盘）用的比较多。快速的读写也有代价，那就是SSD的寿命远小于机械硬盘，这点是必须要考虑的。当然，面对同样的使用需求，简单的加大容量大力出奇迹也是可行的办法之一。手机电池寿命太短一天充两次电不到两年就得报废？加大电池容量，两天充一次，四年也不用报废。SSD也一样。然而，大容量背后是吃屎一样的高价格……

（话说苹果升级之后会程序降低运行速度造成卡顿甚至伪造电池寿命这种操作也是可以的还好我捡垃圾只捡华为小米而且从不升级）

总之，关于SSD咱应该知道它是由主控芯片直接控制NAND闪存进行储存读取的。SSD的质量不同于机械硬盘，机械硬盘的控制器相对整体质量来说并不是弱点，即使主控板损坏了也可以通过更换来修复，但是SSD的主控的优劣不仅能影响整体质量，还会直接影响性能。

SSD最重要的三个组件就是主控、3D NAND闪存颗粒型号、固件。3D NAND闪存负责重要的存储任务，控制器和固件需要协作来完成复杂且同样重要的任务，即管理数据存储、维护SSD性能和使用寿命等。

固件是储存在主控中的软件，不是物理上的硬件。主控是微处理器，是CPU，负责启动运行这个固化的软件，来执行各种指令和管理调度、读写、删除数据等算法。

主控是一个执行固件代码的嵌入式处理器。主要功能如下：

1、调度数据在各个闪存芯片上的负荷，让所有的闪存颗粒都能够在一定负荷下正常工作，协调和维护不同区块颗粒的协作。（避免出现了一块闪存炸了另外几块还都是新的的情况顺带说下，你猜固态硬盘怎么实现的数据平衡？）

2、承担了整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA接口。

3、启动运行固件算法，督促固件完成内部各项指令。

(1)错误检查和纠正(ECC)

(2)磨损平衡

(3)坏块映射

(4)Read disturb(读取某个块的数据的时候会影响到相邻块的数据)管理

(5)缓存控制

(6)GC垃圾回收

(7)trim指令

(8)加密

顺带说下，现在有些主控已经能内置缓存了。所以SSD打开是看不见缓存的。很多SSD其实非常蔡但是好在缓存大，拷几G以下的东西基本看不出来，但是一旦超过这个数了之后那速度能卡哭你，你会祈祷自己早知道这样还真不如买个高转速机械，因为这时候的SSD写入比原来的机械还慢。

主控目前主流品牌有慧荣、群联、Marvell、三星，国产主控也有（国产牛B）。总之，主控的性能直接决定了SSD的性能强弱，无论你的闪存速度多快，碰上蔡的主控照样变成大U盘。（其实现在很多U盘的性能也不弱……3.0U盘怎么说都好歹是高速U盘都能接PS4上打游戏了）顺带还是想说华为牛逼，先不说东芝之类的断不断供，自己有备胎计划也是让人看了大快人心。

咱用的固态硬盘是真的蔡，还有一个到手炸的。固态盘也不是都是好的。接下来咱说下固态盘的储存颗粒吧。

单层存储单元SLC = Single-Level Cell，即1bit/cell，速度快寿命最长，价格贵（约MLC 3倍以上的价格），约10万次擦写寿命。

双层存储单元MLC = Multi-Level Cell，即2bit/cell，速度一般寿命一般，价格一般，约3000---1万次擦写寿命。

三层存储单元TLC =Trinary-Level Cell，即3bit/cell，也有Flash厂家叫8LC，速度慢寿命短，价格便宜，约500-1千次擦写寿命。

QLC四比特单元（4bits/cell，即每个Cell单元储存4个数据），成本更低，容量更大，但寿命更短，将成为接替TLC的产品

注：每Cell单元存储数据越多，单位面积容量就越高，但同时导致不同电压状态越多，越难控制，所以导致颗粒稳定性越差，寿命低。

简单来说就是控制一个这样的MOSFET以不同的状态来储存信息。这点在过去也有迹可循。继电器逻辑电路搭建计算机和储存器在过去没有晶体管的时候就发明了。

继电器门电路

上面的电路是基本的继电器电路，如果将控制电路的输入看成A端，工作电路的输出看成F端，可形成一种简单的输入和输出，而且F和A之间符合下面的关系。

F=A

与门

下面使用这种继电器实现三输入与门电路，其中带有J的符号表示继电器。和普通的串联开关一样，只有当三个输入端A、B、C同时加电的时候，F端才可能存在输出。无论有多少个输入，与门的性质是不会改变的。尽管这里有三个输入A、B、C，但是，和其他所有的与门一样，除非它们同时加电，否则F将不会产生输出。

或门

很显然，除非A、B都没有输入，F才没有输出。在其他任何情况下，只要A、B有一个存在输入，或者都有输入，F就一定会有输出。

这种性质的并联开关称为“或门”，和与门一样，一个或门有两个输入端只是很常见，但并不是一直限制。如果需要，一个或门可以有3个、4个、5个甚至更多的输入端。

非门

上面继电器电路图作为其中的一种形式。如果将图中的线圈和弹簧换个位置，可以方便的实现另一种截然相反的功能。

我们将这种输入和输出相反的电路叫做非门。下面是非门的电路和符号表示。

至于MOSFET也可以像继电器一样以开关的两种状态工作，MOSFET作为场效应管其实和三极管之类的开关管非常相似大同小异，都是用弱电控制强电，在逻辑上和继电器是相似的。二进制信息可以用01表示，这样只要有开关就能实现信息的储存。

SLC、MLC、TLC三种闪存的MOSFET是完全一样的，区别在于如何对单元进行编程。SLC要么编程，要么不编程，状态只能是0、1。MLC每个单元存储俩比特，状态就有四种00、01、10、11，电压状态对应也有四种。TLC每个单元三个比特，状态就有八种了(000、001、010、100、011、101、110、111)。

简单地说SLC的性能最优，价格超高。一般用作企业级或高端发烧友。MLC性能够用，价格适中为消费级SSD应用主流，TLC次之，QLC综合性能最低，价格最便宜。但可以通过高性能主控、主控算法、大容量来弥补性能短板。

简单理解就是只要能买到就尽可能买SLC，SLC不行就MLC，MLC要是还不行就TLC。至于一款固态盘什么主控颗粒是SLC MLC还是TLC都能查到，具体就不用我多说了吧。

3D NAND

3D NAND是一种新兴的闪存类型,通过把存储单元堆叠在一起来解决2D或平面NAND闪存带来的限制。从2D NAND到3D NAND就像平房到高楼大厦,所谓3D闪存就是2D闪存的堆叠。利用新的技术（即3D NAND技术）使得颗粒能够进行立体式的堆叠，从而解决了由于晶圆物理极限而无法进一步扩大单die可用容量的限制，在同样体积大小的情况下，极大的提升了闪存颗粒单die的容量体积，进一步推动了存储颗粒总体容量的飙升。

同时，在业界，根据在垂直方向堆叠的颗粒层数不同，和选用的颗粒种类不同，3D NAND颗粒又可以分为32层、48层甚至64层 3D TLC/MLC颗粒的不同产品，这取决于各大原厂厂商的技术储备和实际选用的颗粒种类。

（个人观点）固态硬盘不要指望它存东西多保靠，这东西长期不通电有的甚至都会丢文件。但是用来加速系统还是可以的。台式机可以买一块小的MLC盘然后把系统做在里面提高启动速度，笔记本更不必说现在很多笔记本都带M.2接口。可以简单实现高速固态+机械。至于只有一个SATA的本子也不用上火，因为都是老本子所以上个差不多得的固态也能提升不少，预算吃紧就来个高转速硬盘。

为解释固态盘为什么颗粒容量大就能速度高这里就不得不拿出这个神图了。SD卡硬盘。不过咱现在也没看懂这东西的意义是什么，高速SD卡可比固态盘还贵。我能想到的是许多个很蔡SD卡并联也能提升速度到SSD的水平吧。所以即使是个TLC容量够大颗粒够多层数够高也能提升速度？也许吧。

（个人经历）反正我给我的AMD本子上了TR200 3D TLC+WIN10之后我电脑开机就拉睿频一直到顶，续航从原先4小时掉到一小时不到，差点当场去世。吓得我赶紧把固态扔了换了个高转速机械。后来固态就扔给我爸拿去当主力盘了，装个WIN7居然还挺顺。I5 560M，看天梯图貌似比我的A10 5757M还强，双核四线吊打四核APU，太真实了

接口

SATA就是之前机械硬盘最常用的接口，不多说。SATA1的速度为150MB/S,SATA2翻了一倍达到了300MB/S（3Gb/S），SATA3最高600MB/S（复读）。SATA3好歹也号称6Gb/S，虽然实际上也就600MB/S

MASATA

mini-SATA外型和电子界面与mini PCI-E完全相同，但信号定义不同，两者互不兼容。还记得X200吗？上面那个迅盘就是PCIE的盘，给它拿掉换MSATA是需要硬改主板的，好在只需要四根线。侧面证明了MASTA和PCIE完全是两种东西。

（没准我那个AMD本子的那个我以为是MSATA的口是PCIE的？所以才插上固态毛反应没有，也不知道有没有MPCIE的固态可以用）mSATA接口只是SATA接口的标准迷你版，也对应SATA2.0和3.0，因此速度有快有慢，但是基本都是SATA的水平。现在最没性价比的就是msata了。速度不超过sata3，价格又死贵。关键是有些坑爹的笔记本msata接口是SATA2速度。不仔细查资料不一定知道。

PCI-E

PCI-E总线又有几个等级，PCIE×1、PCIE×2、PCIE×4、PCIE×8、PCIE×16，数字越大，速度就越快，速度快的设备也可以在速度低的接口上降速运行。不实用，咱的台式机主板上的PCIE都被显卡挡住了，基本形同虚设约等于没有。

这个长得跟显卡一样的货就是大名鼎鼎的智商检测卡（确信）傲腾了。实际上它并不是我们后面要介绍的加速盘。它也是 PCI-E ×4的接口，支持PCI-E ×4的总线。但是现在的主板大多数是没有PCIE-4的插槽的。所以一般都是接在显卡的PCIE X16插槽里使用的（所以我显卡放哪？）

M.2接口

M.2接口，是Intel推出的一种替代mSATA新的接口规范。其实，对于桌面台式机用户来讲，PCIE接口已经满足用户的需求了，不过考虑到移动存储需求，Intel才推出了这种新的接口标准。

M.2接口有两种类型：Socket 2（B key——ngff）和Socket 3（M key——nvme），其中Socket2支持SATA、PCI-E X2接口，而如果采用PCI-E ×2接口标准，最大的读取速度可以达到700MB/s，写入也能达到550MB/s。而其中的Socket 3可支持PCI-E ×4接口，理论带宽可达4GB/s。M.2接口，最初叫做NGFF（Next Generation Form Factor），宽度22mm，单面厚度2.75mm，双面闪存布局也不过3.85mm厚。M.2接口产品有丰富的可扩展性，最长可以做到110mm，可以提高SSD容量。此外，M.2接口可以同时支持SATA及PCI-E通道，后者更容易提高带宽，如果是采用SATA通道的M.2接口固态硬盘，则读写速度在550MB/s左右，基本没用。速度完全等于SATA3。虽然PCI-E ×4 是一条平坦的高速公路，但是我们都知道，现实中的高速公路上每辆车的车速也是不同的，轿车总是会比货车快。而拥有NVMe协议的固态硬盘就相当于专门针对这条平坦的高速公路而设计的超级跑车。同样是走的PCI-E ×4 的车道，不支持NVMe协议的硬盘最大只能跑1500MB/s，而支持NVMe协议的硬盘就可以跑到3000MB/s甚至以上。

大多数用户对SSD性能的要求谈不上极端苛刻，而且还要考虑选购时的性价比因素，因此SATA 3.0接口在很长一段时间内都将是主流大众的选择。毕竟SATA的固态便宜而且比机械快就行了。我反正现在这么多奶机器里面也就用得起一个24G固态的机器。

现在世界上能自主生产颗粒的厂家有：intel、三星、闪迪、东芝、镁光（英睿达）、海力士、国产（国产牛B）。所有正规的固态硬盘使用的都是这几家的检验合格的原厂颗粒。如使用自家颗粒的inter、三星、闪迪、镁光（英睿达）、东芝等；还有虽然自己不会生产颗粒，但是使用从原厂购买颗粒的浦科特、海盗船、建兴等，所以购买时可以优选选择这些品牌。我还是想说国产牛B，国产刚一出厂固态立马开始降价。谁说国产不好的。

市面上还有一些使用“白片”、“黑片”颗粒的固态硬盘的厂家，“白片”是指原厂检验不合格的瑕疵品，被偷偷卖给下游工厂来制作固态硬盘，一般白片还带厂标呢。白片就是封装后的原片中再检测到有瑕疵的颗粒，然后淘汰下来的垃圾。原厂的NAND中是不能有白片的。但晶圆厂为了回收一部分制造成本，也会将未打标的颗粒白片给下游渠道，然后这些渠道再将白片上打上其他标识。一些品牌SSD闪存芯片上打上自家的LOGO，而非原厂LOGO，说明是采用的是白片(不绝对)。

“黑片”是连白片都比不上的废片，这类硬盘价格通常会远低于原厂颗粒的硬盘，给人一种高性价比的错觉（翻车了就知道了）。黑片不是原厂封装的，是下游厂商自己封装，所以外观看起来就很粗糙，而且往往不打标。很多廉价的MP3、U盘，即采用黑片制作，现在也流向SSD市场。

在原厂中，黑片是规定要淘汰掉，不能流入SSD市场。但是，利益的驱使，让这些黑片从不同渠道流入市场，这种当垃圾处理掉的废品，价格会非常低，工厂里都是按照吨计算。黑片是在原料阶段就被淘汰的部分，白片则是成品后再检测不合格的瑕疵品。虽然有瑕疵，但不可完全浪费掉，在这里面又有一个产业链，也就是晶片行业的废品回收再利用。

从质量上说，黑片NAND是很糟糕的，因为原厂就已经给其判了死刑，只是下游厂将其缩减容量后卖出，也就是阉割，但质量还是很差

我个人是建议各位买原片的，最好是原厂的原版。

一般咱买固态的时候要么认准牌子要么就得看准了。咱之前在固态降价之前也咬牙买过一款号称是闪迪颗粒的24G固态，结果一看完全就是闪迪i100扒下来的。倒是性能也还行，可是24G用来装系统可想而知是什么感觉开个CHROME就能爽死你装CAD？想得美。有的时候我真的在想要是笔记本的话装它除非为了抗震不然基本就等于找虐。后来我真的给我那个三防机装上了这玩意，松下的CF-T8，可以通过简单的改造弄成无风扇，但是电脑会变得更热更卡。毕竟SU9300再省电也有10W的TDP，45nm制程就算只有1.2GHZ还是不行。后来的ATOM平板Z8300那就好多了，好歹也是14NM，可惜后来不做平板了。当时的8300平板没有SSD，只有EMMC。

SSD，eMMC，UFS这三种技术都是属于闪存（Flash Memory）的不同种类，区别主要在于控制器，接口标准以及更底层的 Flash 芯片标准。它们在电脑/手机等系统中的主要作用是作为存储设备（storage）/文件系统。（注意它们虽然也叫memory，但和运存的 memory是完全两回事儿，DRAM的RAMDISK内存盘速度更是比NAND闪存的闪存盘速度要高几个数量级，一些高端玩法还有备用电源可以实现外部断电不丢数据。）

像是U盘、SD卡之类的就属于EMMC。EMMC分版本，版本越高速度越快。像刚才我说的那个平板用的EMMC4.5速度和普通机械硬盘差不多。

作为WINDOWS平板，稳定第一。性能并不重要。一个象棋跑分只有5倍奔腾3的设备，就算有SSD的速度有什么用。顺带说下，8300真的厉害。很多厂家对它进行魔改之后让它不是能挂4G内存（RAM）就是可以原生支持USB3.0，总之想尽一切办法给这玩意提速，然后用户就使用一时爽，一直用一直爽了。可惜貌似这东西并不能换牛B的无线网卡，不然弄不好还真的能战几年呢。

U盘购买的时候尽可能要购买3.0以上接口的，并不是说2.0的就一定不能用，也不是图3.0有多快，而是3.0的既然需要用3.0接口，肯定不会用特别蔡的颗粒和主控，不会出现以前那种垃圾2.0U盘放一会儿之后文件全没变乱码或者买到手不久就炸的情况，至少质量会好一些。很多2.0盘真的是……说多了都是泪，U盘有价数据无价。

假U盘与检测

U盘是由主控板+FLASH（NAND闪存）+外壳组成的，当主控板焊接上空白FLASH后插入电脑，因为没有相应的数据，电脑只能识别到主控板，而无法识别到FLASH，所以这时候电脑上显示出U盘盘符，但是双击盘符却显示没有插入U盘，就像是插入一个空白的读卡器。事实上这时候的U盘几乎就是读卡器。所以要让电脑识别出空白FLASH这张“卡”就要向FLASH内写入对应的数据，这些数据包括U盘的容量大小，采用的芯片（芯片不同，数据保留的方式也不同），坏块地址（和硬盘一样，FLASH也有坏块，必须屏蔽）等等，有了这些数据，电脑就能正确识别出U盘了。而当这些数据损坏的时候，电脑是无法正确识别U盘的。当然有时候是人为的写入错误数据，像JS量产U盘的时候，把1G的U盘的FLASH容量修改为8G，插上电脑，电脑就错误的认为这个U盘是8G，这就是奸商制造扩容盘的原理。至于识别，首先很多奸商会犯低级错误比如32GU盘就刷个32.0G就开始卖了，殊不知真的32G的U盘哪个不是29.8G左右？看到带.0的容量基本就可以确定是假的了。实在不行就用U盘检测工具MYDISKTEST检测一下，原理也简单，就是往里写容量那么大的测试数据然后看看能不能读出来。因为假U盘写入大于实际容量的数据之后因为容量不够了，所以主控就只能把之前的数据覆盖掉，所以最后能读出来的文件大小就是实际大小。至于淘宝上卖的64G以上的类似128GU盘那种货还贼便宜的不用看都是假的。量产之后指不定多大而且还不一定能用，说不定那种便宜主控和闪存几天就炸了。U盘有价数据无价，早扔早安生。

混合硬盘

混合硬盘就是固态硬盘+机械硬盘的一种过渡产品。

混合硬盘是一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘，除了机械硬盘必备的碟片、马达、磁头等等，还内置了NAND闪存颗粒，这颗颗粒将用户经常访问的数据进行储存，可以达到如SSD……达不到，达不到。

还记得迅盘 SRT 和傲腾吗？设计思路都是是用来做内存和硬盘的中间载体通过算法进行辅助预读来提升机械盘速度的。混合硬盘大同小异，都是试图靠这种方法提升机械硬盘使用体验的。然而事实是各种翻车（作为一个纯图钉，我还是想说机械硬盘拉转速就行了，硬盘电机超频彪高转速何愁性能不提升滑稽）

迅盘

迅盘是INTEL主导的,老式万元本上才能见到的加速介质(比如咱现在150一台的THINKPAD X200),SSD缓存也是一段时期内的INT高端主板标配然而用过的都知道这是坑,起码完全对不起价钱，蓝屏创造者。原理是一个PCIE的SLC闪存盘，可以姑且认为就是一块固态，量产之后可以识别成硬盘的，通过安装驱动程序和管理软件对系统的机械盘进行加速。然而2G连塞牙缝都不够，还不如整个RAMDISK来得快呢，X200好歹也支持8G内存。反正我买过之后发现除了容易无故开不开机或者蓝屏以外还真没见有啥提升，20多块钱买个心里安慰？

Intel推出了一项“Smart Response Technology”的功能，即“智能响应技术”，允许用户添加一个容量相对小的固态硬盘（SSD）来为现有的传统机械硬盘（HDD）加速，达到提供同时具备HDD大容量和SSD高性能的储存解决方案。类似Windows里的ReadyBoost功能。

傲腾基本上新的就是智商检测卡，不过好在二手的非常容易就能以50包邮的价格刚下来，它兼容了NVMe(非易失性存储器)存储协议。可惜容量也没比迅盘的2G高多少。不过就算只有16G，3DXpoint存储介质也可以买回来试一试看看。如果能量产直接当固态用就更爽了。

跟SSHD一样，以上技术大同小异，在nand缓存里面的文件就读取快，不在里面的就读取慢。用来装系统有点用，因为操作系统日常应用，频繁读写的文件就那么点，算法也比较容易预测。optane第一次启动从机械盘里面读，速度超慢，第二次缓存到Optane里面读取速度就快了。但是在庞大的机械硬盘容量面前，16G/32G真的只能算是个缓存。运行小型软件还可以凑合，跑游戏或者对拷大容量数据的时候混合硬盘就被打回原形了。

移动硬盘

咱自己好像也说过，咱用移动硬盘也坚持自己动手，拒绝SMR。因此2.5硬盘2T绝对不会买。可能以前自己是小白的时候看别人买2T移动硬盘只要几百块钱感觉很羡慕，现在就是完全可以说是怜悯的眼神了。咱现在都是自己买盘自己装盒，唯一一次玩花样是装了一个双硬盘的盒。支持RAID0 RAID1和JBOD，我用的RAID0，速度快效果好，当然，数据要定期备份……好在重要数据我走U盘毕竟两个硬盘用一个USB可是有点费劲。

此外，台式机也有移动硬盘盒。台式机硬盘多便宜咱之前已经说过了，主要这个盒的使用方法需要讲。这盒虽然50一个，但是它好歹可以移动了，而且有毫无卵用的SATA3.理论上它可以支持所有SATA的硬盘，但是我不会觉得有人买了个3.5寸的大盒子只为了让固态能享受SATA3的速度。基本上，大尺寸的台式机盘都是用不上SATA3的，很多7200转的2.5盘也就用了个SATA2。总之这东西无论贵贱速度快慢它真正的作用是用来充当外接盘位降低硬盘成本的。

有了它，3.5硬盘也可以移动，别说笔记本，就连WINDOWS平板和手机路由器甚至电视都能享受到可移动又单位成本极低的3.5机械硬盘。唯一的问题是它的12V需要外接。优点就是它的5V从12V电源来，因此不需要考虑USB供电。那么问题来了，它的12V从哪来？一般来说，这种东西它需要一个和路由器一样的12V圆口电源，一般路由器那种5.5*2.1的就行，它也随机赠送了一个。但是显然这种大脑袋电源带出去实在太傻逼了，先不说它在插排中的霸座行为，就是实用性也要给个否决的。我曾经用过12V的锂电接圆口上带着硬盘盒出去，倒是也能对付。直到我发现了这个神器：

乐视QC3.0充电器。贾跃亭虽然牛皮吹的震天响然后携款跑路了，但是乐视的这款充电器依然还健在，而且居然火了。这款充电头的设计非常经典，支持QC3.0快充，3.7-12V智能调档，支持9V3A和12V2A，因此简单的加一根激活线输出12V完全没问题。至于移动性也是相当好，它在插排中非常文雅，并不会出现一般的12V电源一样霸座的现象，而且输出稳定，发热低效率好，总之最重要的还是便宜20包邮10元一个的价格谁也不能拒绝，最近买这种充电头我都是论箱了。用它我可以很容易的驱动3.5硬盘，同时还能在不用硬盘的时候给手机充电（小米可以完美快充，然而我那华为好像并没有快充，最近没测反正之前还充电尾插之前非常慢，只有5V1A，现在好像换过原厂充电尾插之后速度快了）如果没有220V接入就拿个支持QC2.0以上的快充充电宝就行了，12V1.5A输出一样能驱动硬盘盒。

总之，有了这套便宜好用的电源方案之后，移动储存的问题就迎刃而解了。虽然拿着3.5硬盘到处跑并没有多轻便，但是图吧垃圾佬要什么自行车，又不是不能用，便宜就行。何况这东西在家的目的就是为了读取我摆在那的一摞24包邮的320G用的。笔记本又没有12V，好在USB3.0速度也可以就基本满足使用了，其实USB2.0又不是不能用。我还是想说，仅凭USB2.0的U盘速度慢是无法代表USB2.0也慢的。其实USB2.0不慢，主要是那些便宜U盘太蔡。USB3.0的U盘在2.0模式下工作速度照样快，移动硬盘也是一个道理，好歹480MBPS

U盘之类的储存设备蔡就赶紧扔，数据无价。另外不要再吹SMR的牛逼了，我上来就是一句请注意，倒车。

USB 3.0传输速率： 5.0Gbps (500MB/s) USB 3.0是一种USB规范，该规范由英特尔等公司发起。现已被USB IF更新至USB 3.2 gen 1。自动升级，想不到吧，没准过两天你手上的USB3.0设备也能成了USB3.3设备呢，这套路玩的真6。以后消费者干脆也不用认什么USB3.1 3.2了，就直接要USB3就行了。反正标再高都没用了。

还记得民工勇者里面的山寨系魔法吗？

山寨魔法装备两百多年前就出现了原本最初魔法装备制造业都是老实本分的精灵和矮人从业者但大量人类投机者进入了冒险相关行业后，劣质产品大量出现，劣币驱逐良币当时的风潮是与其老老实实打造装备，还不如制造“看上去像是顶级装备”的劣等货更赚钱一时间。市面上到处都是看上去牛逼哄哄其实不堪一击的劣质装备最初，这些装备还可以用高级鉴定法术鉴定出来但到了后期，造假者在反鉴定魔法上越走越远，最后甚至打造出了独立于九大法系之外的山寨系魔法可以做到直接神装命名，即使鉴定出来，名称也是神装，鉴定装备成了无意义的事这下别说鉴定山寨装备了。连正经的魔法装备也没法区分出来了到最后。那些华丽无比的商店货。还不如自己手工搓出来的铁片因为没人购买，正规的魔法装备行业也几乎消亡了

咱现在看硬件市场也有这样的感觉，不得不惊叹孙渣虽然作为一个画漫画的，但是却含沙射影的将很多现实中的真实事件表现在了漫画里，让人在现实中无处不能感到即视感。我也希望能以我个人的一份努力，为避免上述事件的发生尽一份力吧。机械硬盘已经真的有这种趋势了，新买的大缓存盘还不如捡几十块钱的垃圾二手盘稳定，过去对硬盘的评判标准完全因为SMR而改写，作为一个图吧图钉如何不痛心。如果因此衍生出来的黑吃黑和碰瓷只能让人恶心和义愤填膺的话，市场整体开倒车真的让人感到悲哀。总之暂且咱写了六个半小时，把咱能想到的知道的都大概写出来了。希望能对各位有帮助吧

全球首款321层NAND ，发布！

报名提醒

2023 中国汽车半导体新生态论坛 （明天见）

在今日于美国举行的 2023 年闪存峰会 (FMS)，SK海力士正式公布了公司的 321 层 1Tb TLC 4D NAND 闪存的开发进展，并展示了样品。值得一提的是，这是全球首款突破三百层的存储。

SK海力士发言人表示：“基于成功开发业界最高238层NAND并已量产的经验，我们321层产品的开发进展顺利。” “随着解决堆叠限制的又一次突破，SK海力士将开启300层以上的NAND时代，并引领市场。”

该公司表示，321层产品的生产率比其238层前代产品高出59%，其数据存储单元堆叠得更高，从而提高了单片晶圆的整体容量。随着ChatGPT的爆发式普及，生成式AI市场快速增长，这增加了对能够更快地处理更多数据的高性能、大容量存储芯片的需求。

为了顺应这一趋势，SK海力士还在闪存峰会上推出了针对此类AI需求优化的下一代NAND产品，包括支持PCIe Gen5接口和UFS 4.0的企业级固态硬盘（SSD）。。

该公司预计这些产品将实现行业领先的性能，以充分满足客户以高性能为重点的需求。SK海力士NAND开发主管Choi Jung-dal在主题演讲中表示，该公司预计321层产品的持续开发将有助于巩固其在NAND内存领域的技术领先地位。Choi表示：“随着高性能、大容量NAND的适时推出，我们将努力满足AI时代的要求，并继续引领创新。”

3D NAND，轻松突破300层

关于3D NAND Flash未来的发展，提升密度和增加层数是产业界聚焦的两个方向。而在ISSCC 2023 会议上，韩国存储巨头SK海力士提交了一篇论文，展示了他们如何开发出 300 层以上的 3D NAND 技术，以创纪录的 194GBps 速度摄取数据。

在这篇又35名SK海力士工程师写就的论文里，他们写道：”“NAND 闪存领域最重要的主题是持续改进性能和降低成本/位。为了降低成本/比特，需要增加堆叠层数，同时减小堆叠层之间的间距。有必要管理由减小的堆叠间距产生的增加的 WL（字线）电阻。”

他们将五项新技术应用于 >300 层 1Tb 3b/cell (TLC) 3D-NAND 闪存产品：

1、三重验证程序 (TPGM：triple verify program ) 技术用于提高程序性能；

2、自适应未选择串预充电 (AUSP：adaptive unselected string pre-charge) 技术用于减少干扰和编程时间 (tPROG：reduce disturb and program time)；

3、编程虚拟串 (PDS：programmed dummy string ) 技术用于减少 WL 稳定时间；

4、全通上升 (APR：all-pass rising) 技术用于减少读取时间 (tR)；

5、在擦除期间使用平面级读取重试 (PLRR：plane-level read retry ) 技术来提高 QoS；

TPGM 方案通过缩小单元阈值电压 (VTH) 分布来降低 tPROG。SK 海力士目前的双重验证程序 (DPGM) 方案将单元分为三组，而 TPGM 将单元分为四组，因此能够更好地管理其编程（写入）性能。该论文称，这“导致大约 10% 的程序时间减少”。

我们被告知，AUSP 技术将编程时间再缩短了 2%。PDS 方案通过减少影响字线建立时间的电容性负载做出贡献。APR 方案将字线的响应时间缩短到一个新的电压电平，并将读取时间缩短 2%。

这些边际和接近边际收益的累积效应是 1 太比特 300+ 层 TLC NAND 单元，具有 20Gb/mm²位密度和创纪录的 194GBps 写入速度，如表所示：

该论文中还包含了 300 层芯片的图像：

我们已将此 SK 海力士 300 层技术添加到我们的表格中，以比较和对比供应商的 3D NAND 技术：

如图所示，SK 海力士（红色椭圆形）显然在 3D NAND 层数方面处于领先地位。据我们估计，该产品可能会在今年晚些时候或 2024 年出现，并且应该能够在更小的物理空间内实现更大容量的 SSD。

以下为SK海力士原文译文：

高性能1Tb 3b/Cell 3D-NAND闪存

在超过300层上具有194MB/s的写入吞吐量

随着多媒体产生的数据爆炸式增长和对数据存储需求的增加，NAND-Flash存储领域最重要的主题是持续的性能改进和成本/比特的降低。为了提高性能，需要提高服务质量(QoS)和读写性能的特性。

为了降低成本/比特，需要增加堆叠层数，同时降低堆叠层之间的间距。有必要管理由于堆栈间距减小而产生的不断增加的WL电阻。为了克服这些挑战，本文介绍了应用于>300层1Tb 3b/cell (TLC) 3D-NAND闪存的技术：1)使用三重验证编程(TPGM)技术来改进编程性能。2)采用自适应非选择串预充电(AUSP)技术减少干扰和编程时间(tPROG)。3)采用编程虚拟串(PDS)技术减少WL建立时间。4)采用全通上升(APR)技术减少读取时间(tR)。5)在擦除过程中采用平面级读取重试(PLRR)技术提高QoS。

TPGM方案通过缩小单元阈值电压(VTH)分布来降低tPROG。增加步进电压(VSTEP)是减少编程时间的一种方法，其中增量步进脉冲编程方法增加了步进电压(VSTEP)，但使VTH分布更宽。然而，改善VTH分布对于提高步进电压和缩短编程时间是至关重要的。在编程操作中，阈值电压差(ΔVTH)由施加到WL的阶跃电压和沟道电压(VCH)之间的差值决定。图28.2.1 (a)和图28.2.1 (b)是双验证方案(DPGM)与TPGM方案的区别。

DPGM方案根据编程验证(PV)电平将单元分为三组，然后通过施加三种不同的BL电压(VBL)来控制每组的沟道电压。对组1 (GR1) BLs应用VDD实现信道隔离；GR1的单元没有被编程。VA用于第2组(GR2)BLs， ΔVTH = VSTEP-VA。0V用于第3组(GR3) BL，ΔVTH=VSTEP。在DPGM中，VTH分布可以通过两种ΔVTH进行改进。在DPGM现有的三个组中再增加一个组(ΔVTH=VSTEP-VB，VA>VB)。TPGM根据电池的PV水平将电池分为四组，并通过施加四种不同的BL电压来驱动每组的沟道电压。

图28.2.1(c)给出了防止BL耦合效应的计数器驱动方案。BL1由NMOS串联驱动，设置为VREF1-VTHN，BL2初始设置为VDD，并通过串联连接的PMOS与NMOS放电到VREF2+VTHP。VTHN和VTHP分别为NMOS和PMOS的阈值电压。BL1的上升受到BL2下降的影响，但由于逆耦合，BL1电平不会超过目标电平。反驱方案提高了BL建立和TPGM效率。通过将VTH分布的改进转化为程序时间的减少，可以减少大约10%的编程时间。

AUSP方案通过收紧单元的VTH分布来降低tPROG。编程脉冲之前有一个未选择字符串预充电(USP)周期来初始化所有通道。USP通过VDD对沟道预充电来防止程序脉冲中沟道升压不足，但会产生热载流子注入(HCI)扰动，如图28.2.2(a)所示。将低于VPASS (VLOW)的电压施加到所有WL，并关闭VTH高于VLOW的选定单元。源极选择线(SSL)侧沟道被预充到VDD，漏极选择线(DSL)侧沟道未被驱动。由于SSL端和DSL端通道之间的电压差，高电场会产生HCI扰动。在AUSP方案中，SSL端虚拟WL由VDWL控制，VDWL - VTH(DummyCell)应用于通道。由于较低的电场，HCI干扰减少。

图28.2.2(b)显示了与程序循环数成正比的增量通道初始化电压。通道初始化电压对应SSL侧沟道电压；较高的程序循环需要较高的通道初始化电压。通道初始化电压可以降低较低的程序循环，从而进一步减少HCI干扰。如图28.2.2(c)所示，编程后单元的VTH分布变宽，而AUSP编程后的VTH分布较常规USP窄。VTH分布的减少有助于减少约2%的tPROG。

PDS方案通过编写虚拟字符串的虚拟单元来减少tR和tPROG。DSL是按DSL切割来划分的，如图28.2.3(a)所示，它将每个DSL分开；同时，虚拟WL、主WL和SSL连接到3D-NAND单元阵列中的几个串。由DSL切割产生的虚拟串在WL上升/下降的情况下充当容性负载；因此，延迟了WL稳定时间。

图28.2.3(b)和28.2.3(c)给出了非编程虚拟字符串和编程虚拟字符串之间的不同通道条件。在一个未编程的虚拟串中，所有的单元都被打开，当VPASS应用于所有的WL时，通道电压通过源线电压(VSL)变为0V。非浮动通道作为容性负载，并影响WL建立时间。PDS方案将虚拟串SSL侧虚拟单元的VTH编程为高于VPASS，以关闭虚拟单元。当SSL端虚拟单元关闭，浮动通道不再作为容性负载，WL建立时间减少。

APR方案通过减少WL上升时间来降低tR。每个WL的电阻和电容特性不同，需要将不同的VPASS源连接到每个WL组，并由开关电路选择一个源。如图28.2.4(a)所示，在常规方案中，选择一个目标VPASS源并在VPASS上升时间应用于专用WL。如图28.2.4(b)所示，APR方案将VPASS上升时间分为A和B两部分，在A部分中，所有VPASS源都连接到所有WL，以减少WL上升时间。在B部分中，将一个目标VPASS源应用于专用WL，使其与传统的VPASS上升方案相同。APR方案降低了约2%的tR。

随着编程/擦除(P/E)周期的增加，错误位的数量也会增加；通过调整读取电压偏置可以减少错误比特数。改变读电平的读重试(RR)方案是克服这些情况的一种有效方法。然而，在常规RR中，只有当NAND设备中所有平面的读操作都完成时，才能改变读取电平。因此，读取性能取决于最后终止的平面。在这项工作中，使用PLRR方案来缓解NAND控制器的读性能下降。图28.2.5给出了一个PLRR序列示例：不管其他平面上发生了什么操作，读取电平都会发生变化。因此，可以立即发出后续的读命令，从而提高了读性能。此外，当平面的数量增加时，PLRR效应变得更大。

本文介绍了五种新技术，利用单元阵列架构下的外设电路实现高性能1Tb 3bit/cell 3D-NAND闪存。如图28.2.6所示的关键比较表报告了20Gb/mm2的比特密度，这是通过使用超过300个堆叠的WL来实现的，与之前的工作相比，它提高了程序吞吐量、tR和比特密度。所制造的TLC NAND芯片的模具显微照片如图28.2.7所示。

除了SK海力士以外，Intel也在ISSCC 2023上发布了一个与NAND Flash发展有关的论文，但该论文是从密度方面探索存储的升级。我们同样提供给大家参考。以下为文章译文：

1.67Tb、5b/Cell闪存采用192层浮栅3D-NAND技术具有23.3Gb/mm2比特密度

多代4b/cell (QLC)浮栅3D NAND技术的成功部署为QLC在整个行业的采用铺平了道路[1-4]。向5b/cell (PLC)的过渡将是加速比特密度（位密度）增长和将闪存扩展到更广泛市场的另一块垫脚石，在这些市场中，以合理的性能降低成本是最重要的要求。

在本文中，我们提出了第一个采用192层浮栅(FG)技术制造的PLC NAND芯片。芯片容量为1.67Tb，面积为73.3mm²，位密度为23.3Gb/mm²。该芯片还可以配置为1.33Tb QLC或1Tb 3b/cell (TLC)，实现18.6Gb/mm²和14.0Gb/mm²的比特密度，比之前报道的最佳QLC[4]和TLC[5]比特密度提高24%和21%。图28.1.1显示了比特密度随层数的缩放趋势，表明与其他QLC实现相比，该方法具有更高的缩放效率。我们描述了实现可靠PLC运行的关键创新，以及支持系统级使用的功能，包括能够处理存在缺陷BLs的快速软位读取算法/快速读取校准算法、改善读取裕度的反向读取波形、SLC写通和程序挂起，以及一种与上述读操作兼容的恢复算法。

在有限的阈值电压窗口内，编程32个状态来编码每个单元5b的数据，这是一个重大的挑战。为了尽量减少来自相邻WLs的干扰，我们使用了两遍粗/精编程算法。与遭受氮化层中横向电荷扩散的电荷陷阱Flash技术相比，浮栅技术对电荷损耗的弹性是增加每个单元比特数的关键因素。然而，由于多晶硅沟道和接口中的陷阱，这两种技术都受到随机电报噪声(RTN)的影响，从而对状态可以放置的紧密程度施加了下限。

如图28.1.2所示，减小程序门阶长是以增加程序时间为代价来收紧TLC和QLC的阈值电压分布的有效方式；然而，与QLC通常使用的方法相比，它提供的好处越来越少。因此，为了可靠地读取数据，需要提高纠错码（ECC）能力。与TLC相比，大多数QLC实现已经增加了ECC字节数。然而，为了避免面积损失，我们保持了ECC字节数不变，并使用快速软位读取(FSBR)算法增强了ECC校正能力。为了最大化2b中可以编码的信息(包括硬位数据共3b)，我们实现了一个7选通读取算法，该算法将位从最强到最弱的置信度分为四个区间。

如图28.1.3所示，这是通过在不同的感应电流而不是不同的WL电压下感应电池来实现的，通过在放电后根据BL电流的比例调制施加到感应电容器背面的电压。该FSBR的平均读取时间(tR)为354μs，采用6-6-7-6-6格雷码将最大读取时间限制在386μs。

NAND-Flash存储器通常包括额外的冗余列，以修复有缺陷的BLs。在这项工作中，为了进一步减小芯片面积，我们将冗余列的数量减少了70%以上，并允许未修复的缺陷BLs出现在一小部分芯片中，只要未修复的BLs对原始比特误码率(RBER)的贡献显著小于错误修正能力。然而，未修复的缺陷BLs的存在会对软读操作的质量产生不利影响，因为这些位被感知为最强的0和1。为了避免这种情况，在读取算法中加入了特殊的开路/短路操作，以识别有缺陷的BLs，并将其置于最弱置信度区间，如图28.1.3所示。

随着阈值电压状态之间的紧密间隔，将读取电平放置在相邻状态之间的最佳位置是极其重要的。虽然在NAND制造过程中设置了最佳读取水平，但不能完全补偿NAND操作寿命期间和交叉温度(x-temp)条件下的裸片到裸片的变化。为了解决这个问题，我们实现了一个5选通快速读取校准算法，通过调制施加到传感电容器背面的电压，并计算在选通之间翻转的比特数。实验数据表明，该方案比之前提出的3选通算法精度更高。此外，与基于对属于不同状态的总位数的算法相比，本文算法不需要完全均匀的阈值电压分布，随着状态数的增加，阈值电压分布难以实现。图28.1.4显示了RBER分布；从而证明了所提出的算法即使在x-temp条件下也能使RBER远低于ECC校正能力的鲁棒性。

为了进一步提高读取裕度并降低RBER，采用了反向读取波形，如图28.1.5所示。传统上，采用反向读取的动机是通过避免通电压缓慢下降到最低读取电平来降低tR，这存在于正向读取波形中。然而，在这项工作中，主要的动机是提高较高读取级别的读取裕量，而对较低级别的影响可以忽略不计：如图28.1.5所示的实验数据。使用正向读取波形，具有较高阈值电压的单元在早期读取水平期间保持在耗尽状态，与它们被感知的反转状态相比，陷阱占用率显著不同。反向波形通过在相应的感测操作之前将这些单元维持在反转状态来提高读取裕度。

为了实现平衡的格雷码，在编程算法的第一次和第二次传递中都需要所有五页数据。虽然这是除[1]之外的大多数QLC实现的标准，但它要求在DRAM或类似介质中每个芯片存储几兆字节的数据。相反，我们在NAND芯片上使用1b/cell (SLC)缓存来存储两遍PLC编程算法所需的数据。为了保持SLC缓存的面积开销小于2%，我们将SLC的可靠性提高到了250k编程/擦除(P/E)周期，相当于目前PLC工作中1k的P/E周期能力。

暂停程序算法以服务读取请求的能力对于企业级混合工作负载极其重要。为了最小化静态页面缓冲区(SPB)区域，除了QLC程序操作所需的数据外，我们没有添加额外的数据锁存，并在程序算法期间将抑制信息编码为擦除数据(L0)。为了在编程暂停期间支持FSBR，每个BL至少需要3个数据锁存。

为了实现这一点，我们依赖于一个事实，即SLC缓存中有一个正在编程的数据副本可用。当接收到程序暂停命令时，die通过在数据锁存器之间执行逻辑与操作来构造抑制信息(INH)，将INH保留在其中一个锁存器中，并释放其余的锁存器用于读取操作。为了恢复程序操作，首先从SLC缓存中读取用户数据，通过逻辑或操作与INH信息结合，然后恢复到相应的数据锁存器，如图28.1.6所示。

图28.1.7显示了制造好的NAND芯片的芯片照片，沿着本工作的关键指标。

报名提醒

2023 中国汽车半导体新生态论坛 （明天见）

失传技术研究所小讲堂：关于硬盘的基本常识

全球首款321层NAND ，发布！

关于我们

产品中心

服务与支持