固态硬盘（Solid-state drive或Solid-state disk，简称SSD）是一种以“积体电路”制作的电脑储存设备，固态硬盘的读取的速度理论上可比机械硬盘的快200倍。

三星固态硬盘990PRO系列

固态硬盘记忆体组成分类

固态硬盘可以用「」（主要以闪存中的 NAND Flash）作为永久性储存设备，也可以用「挥发性记忆体」（例如DRAM）作为临时性储存设备。

挥发性记忆体vs非挥发性记忆体

挥发性记忆体

挥发性记忆体（例如 DRAM）具有存取速度快的特点，可以将需要运行的程序、资料先行复制到挥发性记忆体中，然后再执行。这样可以避免永久性储存设备（例如机械硬盘）的启动延迟、搜寻延迟…等对程式以及系统造成的影响。

因为挥发性记忆体需要持续靠电力维持其记忆，所以由此制成的固态硬盘还需要配合电池才能在断电时维持记忆。而由挥发性记忆体制成的固态硬盘可以搭配电池使用：当关机或电源中断时，这种固态硬盘可以靠电池驱动持续记忆资料，当电力恢复后，再将资料转移到永久性储存装置。但是也是因为需要电源辅助，所以该类固态硬盘不适合做传统机械硬盘的替代品。

非挥发性记忆体

「非挥发性记忆体」的资料存取速度介于「挥发性记忆体」和传统机械硬盘之间。和「挥发性记忆体」相比，「非挥发性记忆体」一经写入资料，就不需要外界电力来维持其记忆。因此更适合作为机械硬盘的替代品。

「非挥发性记忆体」中最常见的就是闪存 (Flash memory) 当中的 NAND Flash。小容量的 NAND 快闪记忆体可被制作成带有 USB 介面的移动存储装置。随著生产成本的下降，将多个大容量快闪记忆体模组集成在一起，制成以快闪记忆体为存储介质的固态硬盘已经是目前的趋势。

NAND Flash

NAND Flash

目前用来生产固态硬盘的 NAND Flash （即 NAND 闪存颗粒）有四种，分别是：

• SLC（单层式储存）
• MLC（多层式储存通常用来指称双层式储存）
• TLC（三层式储存，有些厂商也称 TLC 为 3-bit MLC）
• QLC（四层式存储）

读写速度 SLC > MLC > TLC > QLC

SLC、MLC、TLC的读写速度依序从快至慢（ 约4 : 2 : 1 ）

使用寿命依序从长至短（ 约 6 : 3 : 2 ）成本依序从高至低

需要纠错位元数（ ECC ）则是相反地从低至高（ 同一制程下 1 : 2 : 4，不过 ECC 也受制程的影响，同一种晶片，越小尺度的制程需要越多的纠错位元）。

固态硬盘的发展

固态硬盘的主流从 SLC 晶片转到 MLC 晶片，促成了 2011 年的大降价，固态硬盘因此普及。

SLC 的速度虽快但因成本过高，用于伺服器的企业级 SSD 都改用了 MLC 。

而 TLC 因为速度较慢但成本低，原本只用来做 U 盘，不过 2012 下半年，「三星」首先推出使用 TLC 的消费级固态硬盘（型号840系列），「浦科特」品牌也打算于 2013 年量产 TLC 产品作为低阶市场的主力，然而 TLC 的寿命、速度和可靠性（错误率）成为消费者的最大疑虑。生产商会在 TLC SSD 使用更先进的主控及更多预留空间（OP）来处理这些问题。

3-bit的 TLC 错误率较高，需要使用先进的主控及大量的空间进行纠错。4-bit 的 QLC错误率更高，因而寿命更短。三星已量产两代 3D 垂直闪存，利用 3D 堆叠增加储存密度。东芝已于 2017 年发布 QLC (四比特单元) BiCS 架构的 3D NAND 闪存芯片，堪比 TLC。

总的来说：

SLC的性能最优，价格也是最高，一般用作对于可靠性、稳定性和耐用性有极高要求的工业控制、航天军工、通信设备等企业级客户；

MLC性能够用，稳定性比较好，价格适中，为工业级和车规级（指要满足车载等级要求）SSD应用主流；

TLC是目前消费级SSD的主流，价格便宜，但可以通过高性能主控、主控算法来弥补、提高TLC闪存的性能；

QLC是追求更大容量和更低成本，QLC闪存颗粒会使得固态硬盘进入大容量廉价时代。

固态硬盘的缺点

损坏时不可挽救：固态硬盘数据损坏后是难以修复救回资料。当负责储存资料的快闪记忆体颗粒有毁损时，现在的数据修复技术很难在损坏的半导体晶片中救回资料，相反传统机械硬盘还能通过磁区恢复技术挽回许多资料；

写入次数寿命，寿命方面：由于快闪记忆体上每一个电闸都有一定的写入次数限制，寿命结束后会无法写入变成唯读状态；而且随著使用的快闪记忆体从SLC架构到MLC、TLC，若电闸的品质不变，理论上电闸寿命呈现6:3:2的衰退。

静置时资料消失：JEDEC 固态技术协会主席Alvin Cox于2015年的一份报告中探讨SSD长期不使用静置时资料的消失特性，时间长短与气温有相关性，就较少使用的“冷资料”储存来说，SSD原本就不符合储存容量效益，一般的大量资料归档保存，还是以机械硬盘较为适当。同时较新的 MLC 型 SSD 已经大幅改善这问题，而基本之道还是尽量将SSD多多使用，作为随身硬盘时也经常接入使其通电，避免长期静置。

读取干扰现象：快闪记忆体随著多次的读取，会导致在同一区块中相近的记忆单元内容改变（变成写入动作）。这即是所谓的读取干扰。不过目前此物理现象问题透过SSD上控制晶片的演算法改善。

掉速：随著写入次数增加而降低速度，若接近装满时速度也会下降，所以使用时尽量让其保留一定的空闲空间较好。

优点

和机械硬盘相比读写速度远远胜出，尤其是随机读写，这也是其最主要的优点。还具有无噪音、抗震动，在一般使用情境下平均功耗、热量会比较低的特点。这些特点可以延长靠电池供电的电脑设备运转时间，并且更适合用在移动设备。

目前固态硬盘的主要接口

• SATA接口
• mSATA接口
• M.2接口

SATA接口：SATA接口是机械硬盘接口，也支持SATA固态硬盘。SATA（Serial ATA）是一种用于内部数据传输的接口标准，包括SATA 1.0、SATA 2.0和SATA 3.0等不同版本。SSD通常使用SATA 3.+ 版本接口进行连接，以便与计算机主板进行数据传输和通信。这样可以使SSD能够以高速稳定地读取和写入数据，并提供较高的传输速度和性能。

SATA3.0接口 固态硬盘 870 EVO型号 读速最高 560MB/s

mSATA接口：

mSATA接口固态硬盘 KC600系列 读速最高550MB/s

mSATA (mini-SATA)是迷你版本SATA接口，外型和电子介面与mini PCI-E完全相同，但电子信号不同，两者互不相容。mSATA接口多用于固态硬盘，适用于需要尺寸较小的存储器的场合（轻薄本）。

mSATA固态硬盘形似mini PCI-E扩展卡，尺寸很小，有助于节省机器内部空间。官方标准为MO-300 mSATA，也有自定长度的 mSATA 固态硬盘。

M.2接口

M.2 NVMe固态硬盘 980系列 读速最高3500MB/s

M.2是计算机内部扩展卡及相关连接器的外观尺寸与针脚的电气接口规范。采用了全新的物理布局和连接器，以取代PCI Express(PCIE)及mSATA接口标准。

最早商业化应用是由Intel 所主推的一种全新介面规范，用以取代 mSATA，并首先导入到笔电平台，目的同样是为了推动小型化系统的发展，不过 Intel 在制订M.2介面的规范时，并未限制其所使用的讯号协定，仅定义了尺寸规格与工作电压等项目，也因此M.2得以相容于多种介面讯号控制器，包括 SATA、PCIe、USB、音讯等等，对于厂商在设计产品时，可提供更高的自由度。小型的 M.2 外观尺寸适用于许多扩充卡类型，例如 Wi-Fi、蓝牙、卫星导航、近距离无线通讯 (NFC)、数位无线电、无线千兆联盟 (WiGig)、无线广域网路 (WWAN) 和固态硬盘 (SSD)。

M.2具有灵活的物理规范，允许更多种类的模块宽度与长度，并与更高级的接口相配，使 M.2 比 mSATA 更适合日常应用，尤其是用于超级本或平板电脑等设备的固态硬盘。有三种逻辑设备接口和M.2存储设备接口命令集的选项可用，这可根据M.2存储设备的类型和操作系统的支持性选用：

传统SATA

用于SATA SSD，以及通过M.2连接器分拆出的AHCI驱动程序和旧式SATA 3.0 端口(6 Gbit/s)。

使用AHCI的PCI Express

用于PCI Express SSD和通过AHCI驱动程序和PCI Express通道提供的接口，使用AHCI访问PCI Express SSD，利用广泛的SATA支持在操作系统层面以提供非最佳性能的向下兼容。

使用NVMe的PCI Express

用于PCI Express SSD和通过NVMe驱动程序和PCI Express通道提供的接口，作为一个高性能并可扩展的主机连接器接口设计，尤其是专门为PCI Express SSD的接口而优化。NVMe已全新设计，为PCI Express SSD提供低延迟和并行性，助益现代CPU、平台和应用程序的并行性。在高层次水平，NVMe相比AHCI的主要优势是NVMe能充分、并行地利用主机的硬件和软件，它的设计优势包括更少的数据传输层级，更大的命令队列，以及更有效的中断处理。

资料传输方式：

M.2 SATA：硬盘→记忆体→CPU→记忆体→硬盘

M.2 NVMe：硬盘→CPU→硬盘

由于 M.2 NVMe 固态硬盘的资料传输是走PCI-e通道，通过汇流排与CPU直连，省去记忆体调用硬盘的步骤，因而能够达到最大的传送速率和资料量。所以目前使用多的就是M.2 NVMe的方式。

M.2 与 SATA的区别：

• 传输速度 M.2 > SATA3 ：由上图可见 M.2 的传输速度是比 SATA3 快不少的
• 价格 M.2 > SATA3

固态硬盘目前的主流接口

某东搜索固态硬盘第一页基本上都是M.2 NVMe

综上，由于 SATA 固态硬盘的传输速度没有 M.2 接口固态硬盘高，所以支持 SATA 接口的笔记本越来越少，而最新的游戏本、轻薄本基本上都使用 M.2 接口，采用 M.2 NVMe 的方式。

特别注意：M.2 固态硬盘仅兼容支持 M.2 插槽的主板，如果只是给自己的电脑或者笔记本选购固态硬盘，那么必须要检查你的电脑主板，确保是支持 M.2 插槽的。

查看机器或者主板说明，确认兼容M.2插槽

以上，感谢阅读~