近年來, SSD發展極為迅速, 整個行業發生了不少變化, 比如新介面, 新標準以及新NAND, 都要求我們重新適應.
但筆者發現現在還有很多朋友對固態硬碟不是很了解, 選購固態硬碟時不是看價格和容量, 就是看最大讀寫速度, 對於其他隱性功能完全不在乎, 購買後才追悔莫及, 所以今天筆者就為大家全面科普一下固態硬碟的相關知識, 讓大家購買時做到心中有數, 按需選擇.
首先還是從SSD的結構來說起, SSD最基本的組成部件分為: 主控晶片, 快閃記憶體晶片, 韌體演算法, 下面我們分別闡述三者的工作職責和性能影響.
SSD結構
1, 主控
常見主控品牌: 慧榮, 群聯, Marvell, 三星, 瑞昱
SSD主控本質是一顆處理器, 主要基於ARM架構, 這和手機處理器有相似的一面. 也有部分SSD廠家的主控採用RISC架構, 使其具備CPU級別的運算能力.
就目前來講, SSD主控晶片的運算能力由製造工藝, 核心面積的大小 (晶體管數量) , 核心的數量, 頻率決定.
其具體作用表現在, 一是合理調配數據在各個快閃記憶體晶片上的負荷, 讓所有的快閃記憶體顆粒都能夠在一定負荷下正常工作, 協調和維護不同區塊顆粒的協作.
二則是承擔了整個數據中轉, 連接快閃記憶體晶片和外部SATA介面, 三則是負責固態硬碟內部各項指令的完成, 諸如trim, CG回收, 磨損均衡.
可以說, 一款主控晶片的好壞直接決定了固態硬碟的實際體驗和使用壽命.
主控晶片的技術門檻較高, 所以主控品牌比較少, 目前主流主控品牌有慧榮, 群聯, Marvell, 三星.
慧榮/群聯: 慧榮和群聯是兩家台灣主控公司, 其主控成本低廉, 受到很多國產SSD的歡迎, 涉及廠家包括但不限於: 浦科特, 七彩虹, 影馳, 台電, 光威, 銘瑄等.
Marvell主控: Marvell隸屬於高端系列, 早期產品只用於企業級, 現在應用在浦科特, 閃迪, 英睿達固態硬碟中. 技術實力雄厚, 主控質量穩定, 但是相應的固態硬碟的價格也比較昂貴.
三星主控: 三星主控只用在自家的SSD產品中, 技術實力強悍. 可以這麼說, 在SATA介面SSD中, 三星860PRO讀寫速度最快, 在NVMe固態硬碟中, 三星960PRO讀寫速度最快.
瑞昱主控: 同樣是台系品牌, 是一家新晉主控品牌, 七彩虹部分SSD採用瑞昱主控方案.
SSD大廈根基: 快閃記憶體顆粒篇
2, 快閃記憶體顆粒
快閃記憶體顆粒, 又稱快閃記憶體, 是一種非易失性存儲器, 即在斷電的情況下依舊可以保存已經寫入的數據, 而且是以固定的區塊為單位, 而不是以單個的位元組為單位.
根據用途和規格不同, 快閃記憶體顆粒有很多不同的變種, 今天我們主要討論的是用於固態硬碟等存儲設備中的, 最為常用的NAND快閃記憶體顆粒.
NAND快閃記憶體顆粒, 是快閃記憶體家族的一員, 最早由日立公司於1989年研製並推向市場, 由於NAND快閃記憶體顆粒有著功耗更低, 價格更低和性能更佳等諸多優點, 成為了存儲行業最為重要的存儲原料.
根據NAND快閃記憶體中電子單元密度的差異, 又可以分為SLC (單層次存儲單元) , MLC (雙層存儲單元) 以及TLC(三層存儲單元), 此三種存儲單元在壽命以及造價上有著明顯的區別.
快閃記憶體顆粒
SLC (單層式存儲) , 單層電子結構, 寫入數據時電壓變化區間小, 壽命長, 讀寫次數在10萬次以上, 造價高, 多用於企業級高端產品.
MLC (多層式存儲) , 使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構, 壽命長, 造價可接受, 多用民用高端產品, 讀寫次數在5000左右.
TLC (三層式存儲) , 是MLC快閃記憶體延伸, TLC達到3bit/cell. 存儲密度最高, 容量是MLC的1.5倍. 造價成本最低, 使命壽命低, 讀寫次數在1000~2000左右, 是當下主流廠商首選快閃記憶體顆粒.
3D NAND (多層數存儲) , 3D NAND是一種新興的快閃記憶體類型, 通過把記憶體顆粒堆疊在一起來解決2D或者平面NAND快閃記憶體帶來的限制. 目前64層3D NAND已經問世, 諸如東芝TR200, 三星860PRO (V-NAND) 採用的就是64層快閃記憶體顆粒.
目前能生產快閃記憶體顆粒的顆粒製造商為三星, 東芝, 閃迪, 英特爾, SK海力士, 美光等六家, 它們六家的快閃記憶體產能幾乎佔據了NAND快閃記憶體市場近9成的市場比重, 幾乎所有的工藝的創造和升級, 都是由這麼幾家原廠所主導.
這裡有必要為大家科普一下TLC快閃記憶體顆粒固態硬碟壽命的內容. TLC快閃記憶體顆粒問世之時, 有些用戶認為TLC顆粒壽命很差並為此爭論不休.
其實現在TLC的壽命已經有了很好的優化, 日常使用5-10年完全沒有問題. 另外現在MLC顆粒固態硬碟已經基本退出市場, 不花大價錢你也買不到.
韌體演算法: 大廠技術優勢
3, 韌體演算法
SSD韌體是確保SSD性能的非常重要的一部分, 主要用於驅動控制器. 很多朋友疑問? SSD有什麼需要驅動的? 這要從SSD的結構說起.
雖然SSD看起來結構比HDD要簡單很多, 但實際上機制卻要比HDD複雜. 例如, SSD需要通過FTL層和系統進行直接對話, 快閃記憶體一定要在完全擦除後再能重新寫入數據, 所以SSD需要Trim來把快閃記憶體重新 '擦乾淨.
再比如, SSD需要一個非常完善的平衡寫入演算法, 讓所有的顆粒都均衡的被消耗, 不至於導致有一部分顆粒寫入壽命耗盡, 而其他顆粒未使用的情況.
韌體中演算法非常多, 錯誤校正碼 (ECC) , 壞塊管理, 垃圾回收演算法等等, 所以, SSD韌體的編寫難度, 可見一斑.
TRIM
SSD韌體的好壞尤為重要, 相同主控和相同顆粒的兩款產品, 因其韌體不同, 可能導致完全不一樣的使用壽命和讀寫性能.
可以負責任的告訴大家, 一款固態硬碟中顆粒對性能的影響約為60%, 而韌體的影響就會佔到20%以上.
高品質演算法優秀的韌體不僅僅是一項非常艱難的工作, 而且也需要讓快閃記憶體和主控之間達到完美的相容, 需要掌握快閃記憶體顆粒和主控等多項先進的技術 . 韌體的品質越好, 整個SSD的品質也就越出色.
目前來看, 能夠獨立開發韌體的SSD廠商少, 僅有三星, Intel, 閃迪, 英睿達, 浦科特, 東芝等, 這是大廠帶來的技術優勢.
當然, 在固態硬碟韌體出現BUG影響SSD正常使用時, 這些SSD廠商也會很快的發布新的更新韌體, 而小廠商一般沒有後續更新, 也不具備這種技術實力.
SSD的SATA介面與M.2介面
了解了SSD的基本結構後, 我們再來看固態硬碟的介面. 目前SSD的主流介面分為, SATA 3.0, M.2, PCI-E三種, U.2和mSATA目前並不多見, 這裡不過多介紹.
SATA和M.2或PCI-E的主要區別在於: 二者採用不同的通道.
可以把兩種通道理解成兩輛相同的汽車, PCI-E通道的汽車就像是在高速上行駛, 而SATA通道的汽車就像是在崎嶇山路上行駛 , 你說哪個速度快?
不同介面固態硬碟速度表
從上圖中我們可以看到, 目前主流的SATA 3.0通道的最大傳輸速度為6Gbps, 實際速度最大為560MB/s, SATA通道已經無法滿足固態硬碟日益增長的讀寫速度, 所以PCI-E固態硬碟應運而生.
但是有些讀者可能有疑問, 為什麼我的固態硬碟是M.2介面的, 但是速度並不快呢? M.2最初叫做NGFF, 全名是Next Generation Form Factor. 這個介面很特殊, 同時支援SATA和PCI-E兩個通道, 很容易讓人誤解.
其實並不是所有的M.2固態硬碟讀寫速度都很快, 如果是採用SATA通道的M.2介面固態硬碟, 讀寫速度不會超過550MB/s. 還
要注意的是, 主板廠商的M.2介面有的選擇了CPU原生的PCI-E通道, 有的是通過PCH南橋擴展出來的, 這可能對固態硬碟的速度產生影響.
速度對比
下面我們看一下兩種固態硬碟速度對比:
左圖為SATA固態硬碟, 右圖為PCI-E固態硬碟
兩者的AS SSD跑分速度差距明顯, 無論是連續讀寫, 還是4K測試, PCI-E固態硬碟都遠遠領先SATA固態硬碟, 綜合得分PCI-E固態硬碟高出SATA固態硬碟三倍有餘.
為了幫助大家理解, 筆者將各種介面以及速度對比繪製成表格, 這樣就可以一目瞭然.
不同介面固態硬碟協議
看到這你可能會發現PCI-E有很多好處, 但並不是每個人都適合購買. 因為PCI-E SSD快閃記憶體顆粒和主控的原因, PCI-E的SSD價格都非常昂貴.
比如250GB SATA協議的SSD價格在500元左右, 而同樣容量的PCI-E協議的SSD售價卻高達800元. 並且於PCI-E會佔用匯流排通道, 入門以及中端平台CPU通道數較少, 都不太適合添加PCI-E固態硬碟, 只有Z370, 或者X299這樣的旗艦級平台, 才能充分發揮PCI-E固態硬碟的性能.
軟體生態也很重要
很多同學認為固態硬碟自帶軟體沒什麼用, 但其實用好它也能為你帶來不少便利. 比如很多SSD自帶的SSD系統遷移軟體, 在系統運行中, 只需要簡單操作幾步就可以將系統完整的遷移到另一個SSD中, 免去重裝系統的麻煩.
下面總結了幾大SSD廠商的軟體生態和具體功能, 大家可以了解一下.
Samsung SSD Magician Tool
三星: Samsung SSD Magician Tool
功能: 基礎評分測試, 引導隨身碟來升級韌體, 遷移系統
浦科特: PlexTurbo, Plexcompressor, Plexvault
功能: PlexTurbo——記憶體加速, Plexcompressor——壓縮數據增加可以究竟, Plexvault——磁碟加密
影馳: Xtreme Tuner for SSD
功能: 檢測磁碟狀態, 提供SSD優化
東芝: Storage Utilities
功能: 驅動器資訊 性能優化器, 利用TRIM命令優化東芝固態硬碟的性能等.
金士頓: Toolbox
功能: 監視SSD運行狀況, 例如當前狀態和使用情況. 還能夠查看SSD的數據, 型號名稱, 序列號, 韌體版本等其他相關資訊. 還可以通過還軟體更新SSD韌體.
總體來說, 有實力開發軟體的SSD廠商仍然以大廠為主, 小廠商基本沒有SSD軟體.
保修時間的博弈
SSD作為一種高精度電子產品, 無論實力多麼雄厚的大廠, 依然會存在一定的損壞率的. 所以我們在購買SSD中, 售後時長也是一個需要考量的重點因素.
(1) 三星: 三年起步, 最高五年
三星產品基本上全部提供三年質保承諾, 三星850EVO質保三年, 960PRO質保五年. 但是需要注意的是, 三星SSD除了時間限制外, 還有寫入數據限制, 比如購買時間超過五年 (總寫入僅1TB) 或者總寫入達到75TB, 都視為保修結束.
860 PRO
(2) Intel: 常見五年
Intel的SSD可以說就是靠質保起家的, 很多用戶買Intel固態硬碟就是因為Intel質保時間比較長, 在早期SSD平均壽命很低的時候, Intel便可以做到五年質保, 可以其對產品的自信.
(3) 金士頓: 最低兩年, 最高五年
相比終身保固的記憶體條產品, SSD產品分不同的系列提供不同的保固時限, 而金士頓本身SSD產品線不少且型號也較為複雜, 所以大家還是購買時自己去看, 這裡就不一一介紹了.
(4) 閃迪: 三年
閃迪系列本身比較多, 常見產品均為三年質保. 目前建議大家進入閃迪官方網站後, 依次比對自己想要購買的產品系列, 查看質保時限吧!
(5) 浦科特: 三年起步, 最高五年
浦科特產品依據不同的產品系列, 保固年限劃分為三年與五年, 各型號保固年限, 詳如各產品規格所標示, 在質保時間上並沒有什麼新鮮的內容, 但其保固方式卻比較簡單清晰. 除通過店家申請保固外, 還可以順豐免費上門取件, 更換產品的類別, 時間也寫得比較清楚, 這一點倒是值得稱道.
以上幾個品牌基本上都是電商平台SSD系列的熱銷品牌, 因而在質保承諾上不會有太大區別, 但是顯然5年質保的產品會讓人更放心一些, 不過大多數品牌的三年質保也足夠使用.
所以說大家購買SSD時, 還是要看看質保時間, 不要貪圖便宜. 此外, 千萬不可購買山寨SSD產品, 然後他們可能也會提出3年換新等質保政策, 但誰能保不齊這些廠商還能再活三年呢?
主流品牌產品解讀與推薦
說了這麼多, 最後回到標題, 為大家講解一下SSD應當怎麼選.
(1)關於SSD容量
如無特殊要求, 購買SSD首選240-256GB, 這個區間的SSD容量價格適中, 日常使用中裝一些常見遊戲和軟體也足夠使用, 其他不常使用的照片, 文檔可以放在機械硬碟中.
(2)關於介面
新平台推薦購買M.2固態硬碟, 畢竟新技術, 速度也比較快. 老平台就不要折騰啦, 買了M.2固態硬碟也發揮不了優勢, 還是乖乖使用SATA固態硬碟吧, 價格還要便宜一些.
至於PCI-E介面SSD, 體積比較大, 優勢就是散熱比M.2固態硬碟要好很多, 大家購買此類SSD時注意自己的主板是否有多餘的PCI-E介面, 做到心中有數.
(3) 關於品牌
品牌上主要分為三類:
第一梯隊: 三星, Intel, 閃迪, 金士頓, 浦科特, 東芝, 英睿達等. 實力雄厚, 產品品質較好, 但價格也比較貴.
第二梯隊: PNY, 影馳, 七彩虹, 金泰克, 台電, 光威, 阿斯加特, 銘瑄等. 擁有優勢上遊資源, 其產品品質相對還不錯, 價格比第一梯隊要便宜一些.
第三梯隊: 山寨品牌. 大多數使用拆機片黑片顆粒, 品質低劣, 價格非常便宜, 但使用不久後就會出現各種各樣的小問題.
筆者這裡推薦大家購買方案是: 在能接受的價格裡買最好的, 如果實在沒有預算購買SSD, 那麼買一款靠譜的機械硬碟也要比山寨SSD強很多.
