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固态硬盘存储寿命 固态硬盘SSD寿命预测方法及寿命延长措施

更新时间:2023-07-25 14:08:17作者:xiaoliu

  固态硬盘存储寿命,随着科技的不断发展,固态硬盘(SSD)作为一种高速读写、可靠性高的存储设备,正在逐步替代传统机械硬盘。然而许多人也开始关注固态硬盘的存储寿命问题。虽然 SSD 的存储寿命相较于传统硬盘有所提高,但它仍然有着一定的使用寿命和寿命预测方法。接下来将介绍SSD 的寿命预测方法及延长寿命的措施,帮助大家更好地保护和维护固态硬盘的寿命。

固态硬盘SSD寿命预测方法及寿命延长措施

固态硬盘SSD分工业级和消费级等,目前,工业级固态硬盘SSD通常采用MLC闪存,而消费级固态硬盘SSD基本上使用TLC闪存,而今年来QLC正闪亮登场,未来可能在消费级固态硬盘SSD应用有不错的表现。

这里刚好引出一个问题,闪存类型主要有哪些类型,哪些类型的闪存适合用在固态硬盘SSD上?它们对固态硬盘SSD的使用寿命有影响吗?以此为引子,介入谈谈大家都比较关心的固态硬盘SSD的使用寿命问题。

01 闪存类型

NAND闪存类型主要有SLC(单层单元)、MLC(多层单元)、TLC(三层单元)和QLC(立体堆叠多层存储单元)。

固态硬盘存储寿命 固态硬盘SSD寿命预测方法及寿命延长措施SLC:Single-Level Cell,1bit/cell,充电值有0和1,结构简单,速度快、寿命长,执行效果高,但同容量的价格在上述类型中是最贵的,价格约为MLC的3倍以上。SLC的擦写寿命约10万次。MLC:Multi-Level Cell,2bit/cell,即充电值有00、01、10、11四个,显然,MLC比SLC需要稍微多一点的访问时间,用抽屉来形容,SLC有两个抽屉,MLC有四个抽屉。MLC的速度适中,比SLC慢,但比TLC和QLC快,价格当然比SLC便宜不少,擦写寿命约3000~10000次擦写寿命。TLC:Trinary-Level Cell,3bit/cell,充电值为111、110、100、101、011、010、001、000。每个单元存放数据比SLC多3倍,比MLC多1/2,而TLC速度比MLC要慢,擦写寿命短(约500-1000次擦写寿命,随着技术的提升,好的TLC擦写寿命据说可以提升到了3000次),优势是价格低。QLC:Quad-Level Cell,4bit/cell(每个Cell单元存储4位电荷)。共有16种状态,因而QLC单位存储密度更大,达到TLC的2倍存储密度,单颗芯片的容量自然比较高,然而QLC的电压更难控制,其写入速度比TLC更慢,可靠性、稳定性及擦写寿命比TLC也更差。

在SSD产品中,消费级的SSD大多数采用TLC闪存颗粒,在高容量的消费级SSD中开始有采用QLC的。而在工业级的SSD中,采用MLC比较合适。军工级估计可以考虑SLC。

02 固态硬盘SSD的擦写寿命

固态硬盘SSD采用NAND Flash存储数据,由于所述NAND Flash的特性,它们在物理结构上是由一个个的“块”来组成的,每个“块”都有一定的擦除寿命(P/E)。对于不同类型的闪存,其块的擦写寿命是有差别的,SLC擦写寿命>MLC擦写寿命>TLC擦写寿命>QLC擦写寿命。当某个“块”的擦写寿命达到了,这个“块”便损坏了,也就成了我们所说的“坏块”。一般情况下,每个固态硬盘SSD都会预留一定的块用作储备块,即“冗余块”,当出现“坏块”时,主控会将“坏块”屏蔽,而将某个“冗余块”启封来使用,保证固态硬盘SSD正常使用。

随着存储技术的发展,擦写寿命还有提升的空间。

对于擦写次数P/E,以TLC为例,假设它的擦写次数也就1000次,有人就当心是不是将数据存入并删除这个动作操作1000次,这块SSD就坏了呢?不是这么理解的,要是这么理解,SSD也太容易坏了吧!

对于固态硬盘SSD,读取数据是不影响使用寿命的,而写入才与擦写联系起来,才会影响使用寿命。以128G的采用TLC闪存的固态硬盘SSD,完全写入1000次(按1000次P/E来计算),则这块固态硬盘SSD的写入重量为128*1000GB=128000GB,如果每天都写满128G,那么它的理论使用寿命是2.7年。

固态硬盘理论使用寿命(年)计算公式=(实际容量*P/E次数)/(每天实际写入容量*365)。

事实上,有几个人每天都往一个固态硬盘中写入并擦除这么多数据?一个较大容量的固态硬盘用上5~10年是大概率的事情,不用过于担心擦写寿命。

固态硬盘存储寿命 固态硬盘SSD寿命预测方法及寿命延长措施 03 固态硬盘寿命的另外隐形杀手浮出水面

固态硬盘寿命与擦写次数有关,这个无可争议。但也不用过分担心,固态硬盘自身的主控有很多方式可以优化块擦写状况的,这里不作具体介绍,普通消费者也不用了解主控那些复杂的控制原理、方式。

影响固态硬盘的另外隐形杀手是过热和突然断电。

先来说说过热这个问题,由于闪存颗粒的特性,固态硬盘SSD的耐热能力是比不上机械硬盘的,温度过高,会引发电子芯片中的电子迁移现象,极大地缩短固态硬盘闪存颗粒的寿命,一点造成过热损伤,在物理结构上来说是不可逆的损伤。固态硬盘SSD在出厂前一般都要进行高低温测试,如70°C~75°C的高温测试。

突然断电(包括突然停电、硬关机等)算是一个比较常见的隐形杀手,固态硬盘SSD其实比较怕突然断电,因为固态硬盘是通过电信号擦除写入数据的,频繁的突然断电可能会令数据出现丢失的现象。

如果需要为电脑换装固态硬盘,可以推荐以下品牌的一些固态硬盘,多为TLC固态硬盘。

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  因为固态硬盘的存储寿命和稳定性难以保证,所以延长寿命便成为了现阶段普遍关注的问题。目前,采用SSD寿命预测软件、合理选择使用场景、定期对SSD进行清理、减少频繁写入等措施都可以帮助我们延长SSD的使用寿命。在未来,不断的技术升级和硬件研发也定会推动固态硬盘的长期使用。

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