主要內(nèi)容：
一、 SSD的結構
二、 SSD的工作原理
三、SSD的主控詳解
一、 SSD的結構
SSD固態(tài)硬盤的結構
固態(tài)硬盤（SSD ：Solid State Disk）是在傳統(tǒng)硬盤上衍生出來的概念，簡單的說就是用固態(tài)電子存儲芯片陣列（NAND FLASH）而制成的硬盤。固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致，包括3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸等多種類型。上圖是一款Intel 300GB的固態(tài)硬盤，當把外殼拆下后，里面就是一個大的PCB板，上面有主控芯片、Flash顆粒和一些小的元器件。用最通俗的方式來形容，SSD其實就是一個體積更大的優(yōu)盤。
二、 SSD的工作原理
目前的固態(tài)硬盤產(chǎn)品均基于NAND，相對于另一種閃存類型NOR，NAND能提供極高的單元密度可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度要比NOR快得多。另外NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這有點像硬盤管理此類操作，很自然地，基于NAND的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設備。當然，更重要的是NAND的可擦寫次數(shù)是NOR的10倍！對于硬盤產(chǎn)品來說，這非常重要！NAND的缺點之一是需要復雜的I/O，而這對一固態(tài)硬盤設計來說，并不嚴重。
NAND Flash硬盤產(chǎn)品每個區(qū)塊可以確保至少100,000次的擦寫操作，這相當于普通硬盤的1,000,000小時的MTBF，已經(jīng)可以滿足應用需求。
NAND Flash的基本結構
NAND Flash的基本存儲單元結構如上圖，是典型的N溝道MOSFET，幾個這樣的單元組成一個可以存儲1bit數(shù)據(jù)的基礎閃存單元，稱為SLC。
>. SLC和MLC
這樣在NAND Flash的底層存儲上就引出了兩種不同的模式，SLC（Single Level Cell）和MLC（Multi Levels Cell），它們之間各有優(yōu)缺點，現(xiàn)在在各類產(chǎn)品中都有采用。Intel的X25-E應用SLC，X25-M則使用了MLC，下面這樣表格可以較為直觀的展示出他們性能區(qū)別。
| SLC NAND Flash | MLC NAND Flash | |
| Random Read | 25 μs | 50 μs |
| Erase | 2ms per block | 2ms per block |
| Programming | 250 μs | 900 μs |
SLC的一個Flash存儲單元只有兩種電荷值，高低不同的電荷值表明0或者1，因為只需要一組高低電壓就可以區(qū)分出0或者1信號，所以SLC最大的驅動電壓可以做到很低。SLC結構簡單，用一組變化電壓驅動，速度很快同時壽命較長也更為可靠，不過這種一個Block只存儲一組數(shù)據(jù)的模式無法在相同的晶圓面積上實現(xiàn)較高的存儲密度，存儲容量提高完全依賴芯片工藝的提升。
MLC故名思義在存儲單元中實現(xiàn)多位存儲能力，典型的是2bit。它通過不同級別的電壓在一個單元中記錄兩組位信息（00、01、11、10），這樣就可以將原本SLC的記錄密度理論提升一倍。因為電壓變化更頻繁，所以MLC技術的Flash在壽命方面遠劣于SLC，同時它的讀寫速度不如SLC，一個Block存儲兩組位數(shù)據(jù)，自然需要更長的時間，這里面還有電壓控制、CRC寫入方式等因素需要考慮。
SLC和MLC電壓驅動的存儲能力區(qū)別
顯而易見，SLC在壽命和性能方面擁有獨特的優(yōu)勢，不過需要更好的工藝制程才能擁有較大的容量。而MLC雖然在容量方面有先天的優(yōu)勢，但在速度和壽命方面存在先天的不足。這就區(qū)格了它們的應用，SLC用在不計成本追求速度和可靠性的企業(yè)級產(chǎn)品中，MLC更適合在消費級產(chǎn)品中部署。
三、SSD的主控詳解
對于固態(tài)硬盤來說，影響其性能的主要有3個部分，一是主控，這也是SSD產(chǎn)品最核心的部分；二是NAND Flash芯片，主要分為SLC于MLC兩種；還有就是緩存?？傮w來說，主控芯片性能的高低是影響SSD性能的最主要因素，很多玩家認為NAND Flash芯片類型才是決定性的，實際上這是一個誤區(qū)，一款優(yōu)秀的主控芯片即便配上相對廉價的MLC閃存，其性能也要優(yōu)于較低的主控芯片搭配SLC閃存。
>. Jmicron主控（山寨SSD最常用）
提到Jmicron主控，相信不少用戶都記憶猶新，在最開始SSD普遍偏貴的時候，不少山寨SSD相繼問世，并且價格非常低，他們就是采用了Jmicron推出的JMF602芯片。早期JMF602A持續(xù)讀取143MB/s，寫入93MB/s，后來改良的JMicron JMF616方案最高讀取速度270MB/s，寫入210MB/s，持續(xù)寫入130MB/s，隨機讀寫20000IOPS，僅支持SATA 3Gbps接口。
JMicronJMF612主控芯片
>. Intel主控
而目前市場上代表著SSD主控最頂尖水平的，莫過于Intel和SandForce兩家。先來介紹一下Intel，這家半導體業(yè)的統(tǒng)治者擁有無比強大的技術實力。也許它想做什么都沒有做不好的吧。由于其在芯片組南橋的開發(fā)過程中積累了豐厚的磁盤控制器經(jīng)驗，其固態(tài)硬盤控制器產(chǎn)品異常優(yōu)秀，算法和固件都很先進，實際性能也非常強大。
英特爾主控芯片特寫
上圖就是Intel自己的主控，圖片上芯片的編號是PC29AS21BA0，這是Intel采用34nm顆粒工藝的Gen2版本產(chǎn)品，而以前Intel的Gen1版本的產(chǎn)品主控芯片是PC29AS21AA0，相對于Gen2版本來說，Gen1版本的產(chǎn)品是50nm，并且不支持TRIM，時間久了性能會下降。該主控同樣僅支持SATA 3Gbps接口。
>. SandForce主控
SandForce則是目前業(yè)內(nèi)唯一能在SSD技術上與Intel抗衡的企業(yè)，盡管其在去年才發(fā)布首款SF-1500/SF-1200主控，但是其優(yōu)秀的性能使其產(chǎn)品已經(jīng)推出便狂收追捧，其獨有的Dual Class技術將MLC SSD的性能和壽命都大幅提高，其企業(yè)級產(chǎn)品SF-1500主控可以提供5年質保。
SandForce SF-1200主控
而剛剛發(fā)布的SF-2200系列主控更是將性能達到極致，其讀取550MB/s，寫入520MB/s，4KB隨機寫入60000 IOPS，采用SATA 6Gbps接口
SandForce最新SF2200固態(tài)硬盤主控芯片
>. Marvell主控
Marvell主控是首款支持SATA 6Gbps接口的芯片，最早問世的產(chǎn)品為美光C300系列，內(nèi)部使用基于ARM架構的處理核心，支持32-bit隊列深度的NCQ、支持S.M.A.R.T功能、原生支持微軟的Trim指令以及第三方的Secure Erase等等特性。
鎂光C300固態(tài)硬盤主控芯片
>.三星主控
下圖是三星自主研發(fā)的S3C29MAX01-Y340主控，主要應用在三星SSD上面，據(jù)悉三星SSD固態(tài)硬盤的命名是由SSD本身速度來定。
三星原廠的S3C29MAX01-Y340主控芯片
該系列據(jù)稱使用了三星的30nm級MLC閃存，SATA 3Gbps接口，支持TRIM，平均無故障工作時間150萬小時，抗震1500G。
個人推薦選購Intel主控和SandForce主控的SSD。好了就這么多，主要是認識SSD的工作原理和主控就OK了，Enjoying…
