升級電腦SSD，你一定需要看這一篇！

眾所周知的是，隨著固態硬碟從被發明的那一天起，機械硬碟就註定會被淘汰掉。就像是當時機械硬碟淘汰掉軟盤一樣。而由於三星等半導體廠商強行操控價格，過去的兩年里固態硬碟的價格一路飛漲，一定程度上緩解了機械硬碟被淘汰的困境。最近看到3-D產能擴大而導致的固態硬碟價格回落，但是也有很多不明真相的小白被忽悠著買了垃圾，我決定以我知道的一些淺薄知識和能查證的一些資料給大家梳理一下選購固態硬碟的點。

首先介紹一下固態硬碟是什麼。固態硬碟英文名Solid State Drives，直譯就是固態硬碟，簡稱SSD。它是採用固態電子存儲晶元陣列製成的硬碟，由控制單元和存儲單元組成，其中儲存單元分為FLASH晶元和DRAM晶元兩種。現在之所以價格都降下來了，是因為新投產的3D快閃記憶體產能上升，導致晶元價格下降。這裡我只說一下flash晶元的產品，因為DRAM的產品普及率並不及flash晶元。

當前選購固態硬碟就6個主要屬性，容量，緩存晶元，主控晶元，讀寫速度，顆粒類型，介面類型。但是一般選購的時候，在容量相同的情況下，我們會發現有多個價位的可以選擇。比如說現在240G的固態硬碟，上到800下到200，你都能找到相應的產品。除去蘋果專用的奇葩SSD，我應該怎樣選擇相應的產品呢？這裡要看的就是其主控晶元，顆粒類型以及介面類型。

快閃記憶體晶元的工作溫度範圍非常寬，商業標準是0~70℃。但是這並不意味著固態硬碟不需要散熱，其實SSD正常工作溫度應該是在40℃到50℃之間，因為溫度如果再高，就會加劇電子躍遷現象，輕則導致損壞引起丟失數據，嚴重就會損壞硬碟。所以不要說為何外太空甚至是飛機上不採用SSD儲存了，SSD很嬌貴的。

雖然SSD成本較高，但也正在逐漸普及到DIY市場。由於固態硬碟技術與傳統硬碟技術不同，也由於三星等半導體巨頭操控市場，所以產生了不少新興的存儲器廠商，上一次SSD價格還只有1元/G的時候，能選擇的廠商也就是三星/東芝/聯想/閃迪/金士頓等廠家，現在價格重新回歸1元/G的時候，我發現市場上多了很多以前從未聽說過的牌子，比如建興/創見/金泰克等等，甚至連曾經做機械硬碟一霸的西部數據也開始涉足SSD製造。

為何現在多了這樣多的牌子呢？因為在這個領域廠商只需購買NAND存儲器，再配合適當的控制晶元，就可以製造固態硬碟了。新一代的固態硬碟普遍採用SATA-2介面、SATA-3介面、SAS介面、MSATA介面、PCI-E介面、NGFF介面、CFast介面和SFF-8639介面。大家比較常見的介面就是SATA介面以及PCI-E介面了。同時因為SATA介面的理論速率限制，導致所有的採用SATA介面的固態硬碟都只能限速到600Mb/s以下，這並不是硬碟性能不夠好，而是介面本身的限制。但是即使是採用PCI介面，如果不支持最新的Nvme協議，一樣也是不能跑到最高速。

在支持最新的NVMe協議和PCI-E介面以及MLC晶元的SSD上，其讀寫速度最高能跑到3.4G/s，要知道現在多數內存讀寫速度也就是維持在20GB/s到50GB/s之間。雖然現在最高速度的SSD也就勉強達到了3.4G/s，這也算是內存讀寫速度的十分之一甚至是五分之一了。如果多塊SSD組一個RAID，那樣真的會頂到現有硬體支持上限了，所謂的非易失性內存普及的時代估計也就來到了，到時候也就不再區分儲存內存和運行內存了。

內存讀寫速度

所謂的電子產品買新不買舊，說的就是介面的限制以及支持協議的限制。

1.快閃記憶體晶元

快閃記憶體晶元在固態中是儲存數據單元，它的好壞直接決定SSD的使用壽命。就像是一個倉庫，你的物品放在倉庫里，其倉庫的穩定性以及使用壽命都是由建材決定的，快閃記憶體晶元就是這個倉庫的建材。

需要說明的快閃記憶體的壽命指的是寫入(擦寫)的次數，不是讀出的次數，因為讀取對晶元的壽命影響不大。

NOR Flash 和 NAND Flash是現在市場上兩種主要的非易失快閃記憶體技術。Intel於1988年首先開發出NOR Flash 技術，徹底改變了原先由EPROM(Electrically Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲器)和EEPROM(電可擦只讀存儲器Electrically Erasable Programmable Read – Only Memory)一統天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發表了NAND Flash 結構，強調降低每比特的成本，有更高的性能，並且像磁碟一樣可以通過介面輕鬆升級。NOR Flash 的特點是晶元內執行（XIP ，eXecute In Place），這樣應用程序可以直接在Flash快閃記憶體內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。NOR 的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結構能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，並且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在於Flash的管理和需要特殊的系統介面。通常讀取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的寫入速度比NOR快很多，在設計中應該考慮這些情況。

現在的快閃記憶體晶元類型為NAND FLASH，而NAND FLASH主要分為SLC（單層單元）、MLC（多層單元）、以及TLC（三層單元)，當然，現在新的技術推廣出來的就是QLC。

其中，SLC是最頂級的產品，成本高、容量小、速度快。SLC英文全稱(Single Level Cell——SLC)即單層式儲存 。主要由三星、海力士、美光、東芝等使用。

其後的就是MLC，成本相對較低、容量大、速度快。MLC英文全稱（Multi Level Cell——MLC)即多層式儲存。主要由東芝、Renesas、三星使用。

然後是TLC，成本低、容量更大、速度更慢。 TLC = Triple-Level Cell，即3 bit per cell架構。TLC晶元技術是SLC和MLC技術的延伸，最早期NAND Flash技術架構是SLC(Single-Level Cell)。

最後是QLC。 QLC = Quad-Level Cell架構，即4bit/cell，支持16充電值，速度最慢壽命最短，目前中技術上在研發階段，但是intel、三星電子等廠商都已經取得了不錯的進展。但在SSD應用中目前仍不現實 。

相對於SLC來說，MLC的容量大了100%，壽命縮短為SLC的1/10。相對於MLC來說，TLC的容量大了50%，壽命縮短為MLC的1/20。

與SLC比較MLC的優勢：鑒於目前市場主要以SLC和MLC儲存為主，我們多了解下SLC和MLC儲存。SLC架構是0和1兩個值，而MLC架構可以一次儲存4個以上的值，因此MLC架構的儲存密度較高，並且可以利用老舊的生產程備來提高產品的容量，無須額外投資生產設備，擁有成本與良率的優勢。與SLC相比較，MLC生產成本較低，容量大。如果經過改進，MLC的讀寫性能應該還可以進一步提升。與SLC比較MLC的缺點：MLC架構有許多缺點，首先是使用壽命較短，SLC架構可以寫入10萬次，而MLC架構只能承受約1萬次的寫入。其次就是存取速度慢，在目前技術條件下，MLC晶元理論速度只能達到6MB左右。SLC架構比MLC架構要快速三倍以上。再者，MLC能耗比SLC高，在相同使用條件下比SLC要多15%左右的電流消耗。雖然與SLC相比，MLC缺點很多，但在單顆晶元容量方面，目前MLC還是佔了絕對的優勢。由於MLC架構和成本都具有絕對優勢，能滿足2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市場需求。

以前很多玩家認為TLC就是小垃圾，其實不然，如今一般的TLC的壽命大約有1000次P/E（P/E為一次完整的擦寫），那1000次P/E看起來少，但是實際是什麼樣子的？ 舉個例子：假設固態容量為120G，那麼可擦寫的總數據量為120*1000 =120000G，假如你喜歡每天瘋狂下載電影，用完之後覺得索然無味就刪除，這期間使用的數據為100G，則可用天數為120000 / 100=1200，1200 / 365≈3.3年，3年基本就要換電腦了吧？何況正常情況下每天擦寫也不會有100G。

雖然能上MLC甚至SLC當然不會選擇TLC，但是對TLC請不要有太大偏見，因為，現在這個價格下，能買得起的也就是TLC的了。

目前主要的NAND快閃記憶體廠商有：海力士、三星、鎂光、TOSHIBA、Intel、SanDisk，這六家佔據了NAND快閃記憶體近9成供應量，而這六家有能力直接切割晶圓和分離出NAND快閃記憶體顆粒的廠商，一般稱之為快閃記憶體顆粒原廠，相當於機械鍵盤裡面的Cherry的地位。

所以，不同於機械硬碟。前兩年固態硬碟一路漲價，只是因為三星的note7爆炸事故導致的財報利潤下降之後，利用它自身在半導體市場上的壟斷地位強行操控價格，提高售價。當然人家的理由很合適，就是當時2-D工廠退產，3-D產能還沒跟上。

當作為原料供應商之一的三星都漲價並且市場上還沒有多餘的選擇的時候，下游廠商能選擇的也只有被迫漲價，這個事情與挖礦導致的顯卡漲價是完全不同的。近期由於反壟斷調查以及3- D產能跟上了，SSD價格自然就回落了。

而晶元又分：正片、白片、黑片。

正片：快閃記憶體通過了全部產品測試，然後激光打標了產品信息。也就是有質量保證的快閃記憶體片。 白片：在測試時部分測試未通過的快閃記憶體晶元。這些快閃記憶體晶元再經過一些測試後，如果不影響使用，就打標並和正片一樣流向市場，白片在消費市場很普遍，而且正規渠道的白片性能也並不差。

黑片：大多數測試沒有通過，基本報廢的，連標識也沒有的快閃記憶體晶元。

所以，在選購SSD的時候，首先看的就是這個牌子到底是不是用的正片。過去兩年里固態價格高漲時候，有些無良商家以黑片打磨之後組裝低價出售，其中以某Color的新聞尤為引人注目，

選購建議：能買京東就不買淘寶，能買你聽說過的牌子就不買你沒聽過的牌子，能買MLC就不買TLC甚至是QLC。至於更細緻的價格及容量選購，就不是我能一一推薦的了。

三：介面類型

當前SSD主要採用SATA-2、SATA-3、MSATA、PCI-E、M.2（NGFF），其他如：SAS、CFast、U.2之類比較小眾的介面就不詳細說明。

談各個介面的理論傳輸速度其實意義不大，使用什麼協議和通道才決定有什麼樣的速度。舉個例子：建興V5G，M.2介面走sata3通道也只有500m/s左右的讀取和寫入。

但是，能上PCI-E的就上PCI-E吧，畢竟，SATA介面的理論速度都限制了硬碟讀寫速度。

四：協議類型

目前常見的協議有：AHCI和NVME。

NVMe協議規定了主控和主機的通信的模式，也規定了PCI-Express lane作為通信方式，也就是規定使用PCIE通道作為物理介面，專門為快閃記憶體類存儲設計的協議，基於同樣使用PCI-E通道的M.2介面開發。 AHCI只規定了如何通信，沒有規定具體的物理介面。

NVM Express（NVMe），或稱非易失性內存主機控制器介面規範(Non-Volatile Memory express),，是一個邏輯設備介面規範。他是與AHCI類似的、基於設備邏輯介面的匯流排傳輸協議規範（相當於通訊協議中的應用層），用於訪問通過PCI-Express（PCIe）匯流排附加的非易失性內存介質，雖然理論上不一定要求 PCIe 匯流排協議。此規範目的在於充分利用PCI-E通道的低延時以及並行性，還有當代處理器、平台與應用的並行性，在可控制的存儲成本下，極大的提升固態硬碟的讀寫性能，降低由於AHCI介面帶來的高延時，徹底解放SATA時代固態硬碟的極致性能。

迄今為止發布的NVMe規範包括：

1.0e（2013年1月）

1.1b（2014年7月）

1.2（2014年11月）

1.2a（2015年10月）

1.2b（2016年6月）

1.2.1（2016年6月）

1.3（2017年5月）

1.3a（2017年10月）

當然，每個物理介面都有其對應使用的協議，例如SATA介面的SATA協議。

選購建議就是，要是你的電腦支持NVMe協議，那就直選這個，要是不支持的話，那就還是選SATA的，反正沒了這個協議，一般的高速性能你也發揮不出來。

五：主控晶元

主控晶元是SSD的大腦，其作用一是合理調配數據在各個快閃記憶體晶元上的負荷，二則是承擔了整個數據中轉。很多玩家在選擇SSD時往往只看顆粒類型，忽視了真正決定SSD速度的主控。一個主控的好壞從根本上決定了一塊SSD的數據處理能力、演算法、對快閃記憶體的讀寫能力以及使用的協議。不同主控之間的區別很大，會直接導致SSD在性能上的差距。

目前主要的主控廠商有：東芝、Marvell、慧榮（SMI）、三星、群聯（Phison）、智微（JMicron）等。

其中三星的主控僅供自家的SSD使用。

這個東西決定了是否能夠真正發揮你買的顆粒的性能，這也就解釋了為什麼同一批次的快閃記憶體晶元，有的產品速度快價格高，有的產品速度慢價格低。SSD主控其實就是一顆處理器，處理器的運算能力也就決定這顆主控的性能。根據ZOL上面的測評：

入門級SSD主打低價，兼顧主流性能。它的快閃記憶體和主控的採購成本受到嚴格限制，該級別SSD的快閃記憶體談不上尖端性能，卻要保證基本的快閃記憶體P/E壽命，匹配強力主控更是白搭。

六：緩存晶元

緩存晶元是SSD中最容易被忽視的一塊，相比主控和快閃記憶體，緩存的作用並不是很大，可以說是錦上添花的作用。緩存最大的意義在於進行隨機性讀寫和碎片文件的快速讀寫上，尤其是大數量的碎片讀寫。

SSD有外部緩存優勢是性能一致性更好，也就是空盤和滿盤性能差距不會太大，缺點是掉電容易丟數據，需要額外的掉電保護電路和在固件中加入掉電保護邏輯

無緩存優勢是掉電相對不容易丟失數據，以及更好的成本控制，缺點就是4k性能會比較難看，而且性能一致性不夠好，不適合高負載的場合，比如資料庫伺服器等。不過總之日常家用沒有任何區別就是了。

順便提一句，SSD裡面4K對齊指的是什麼？

自從SSD普及開始，4K對齊問題的嚴重性也在再次提升。那麼首先我們就要明白4K對齊的原理是什麼。我們知道機械硬碟的讀寫操作一直是以扇區為單位，以前每個扇區的尺寸都是512位元組，直到近年來，大容量的機械硬碟的扇區尺寸提高至4096位元組（我們所說的4KB），而電腦文件系統（FAT、NTFS等），一直都習慣以512位元組的扇區單位來操作硬碟。而SSD的讀寫操作不同機械硬碟，SSD讀寫的最小單位叫「頁」(常見尺寸為4KB，實際視具體顆粒而定)，快閃記憶體顆粒不允許像機械硬碟一樣覆蓋寫入。因此在有數據的地方要寫入新數據，就需要先進行擦除操作，而擦除的最小單位是塊（每個塊都由很多個頁組成）。

簡單來說寫入一個4KB的數據，實際運行時會有兩次寫入操作，4K對齊就讓是操作系統的最小分配單元和快閃記憶體的一個頁對應起來，這樣操作系統寫入一個4KB的數據，一次就能完成。分區對齊問題主要影響的就是硬碟的4K存取速度，這也是固態硬碟多線程傳輸優勢的表現之一。在正常的對其情況下，4K讀取速度在合理的差值內，但如果不對齊，整體讀取以及4K寫入弱勢十分明顯。SSD的性能好不好就是看讀寫速度夠不夠快，4K對齊則能夠幫助SSD發揮最高性能，讓用戶能夠完全體驗到SSD的快捷。

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好了，到這裡相信大家對於SSD已經有一個初步的了解，該如何選擇應該也不是難事。對於618選購SSD升級自己電腦的時候，首先看自己的電腦支持哪些介面，是只支持SATA還是同時支持M.2，以及這個M.2到底有沒有NVMe協議，然後才開始看晶元類型到底是MLC還是TLC，以及到底是黑片還是白片，最後看主控以及緩存。這一套規則下來，想必大家也能在亂象百出的SSD練就一雙慧眼買到最適合自己的產品。

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