看懂技術(shù)細(xì)節(jié) 選擇合適SSD硬盤

IT時(shí)報(bào)記者 ■林斐
在消費(fèi)電腦DIY市場(chǎng)一直以來都有CPU、硬盤和主板“三大件”的說法,后來因?yàn)楠?dú)立顯卡的性能越來越強(qiáng)勁、價(jià)格也一路飆升,也成為DIY玩家非常關(guān)注的重點(diǎn)。
在這3+1配件中,CPU通常只有英特爾和AMD兩家可選,價(jià)格一直都很穩(wěn)定,只有新品發(fā)售期會(huì)有波動(dòng);主板的品牌眾多,高、中、低各檔次的可選產(chǎn)品眾多;顯卡價(jià)格這幾年的變化是一言難盡;唯有SSD硬盤(固態(tài)硬盤)近幾年隨著技術(shù)進(jìn)步,廠商的激烈競(jìng)爭(zhēng),價(jià)格跌跌不休,也算是DIY玩家的福音了。
不過也正因?yàn)镾SD硬盤硬件性能差異不小,價(jià)格區(qū)間拉得很大,比如1TB容量的品牌SSD硬盤,500元到2000多元都有,在挑選適合自己的固態(tài)硬盤前,不妨先來了解一下SSD硬盤的技術(shù)細(xì)節(jié)。

NAND閃存左右售價(jià)
SSD硬盤有NAND閃存、主控芯片、PCB板和DRAM緩存芯片(非必須)這幾個(gè)重要組件,其中成本最高的是閃存顆粒,市場(chǎng)波動(dòng)也很大。這幾年SSD硬盤售價(jià)大幅下跌的原因正是閃存顆粒的價(jià)格下跌。
NAND閃存在SSD硬盤中負(fù)責(zé)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù),按照存儲(chǔ)單元分層,現(xiàn)在主流NAND閃存有四大類:SLC(Single Level Cell 單級(jí)單元)、MLC(Multi Level Cell 多級(jí)單元,實(shí)際為雙層單元)、TLC(Triple Level Cell 三級(jí)單元)和QLC(Quad-level cells 四級(jí)單元)。因?yàn)镾SD電路板規(guī)格有標(biāo)準(zhǔn)尺寸,從外觀上看,不同的NAND閃存實(shí)際尺寸是一樣的,同等體積下,MLC的存儲(chǔ)容量是SLC的兩倍,TLC是三倍,QLC是四倍。存儲(chǔ)容量翻倍的同時(shí),帶來了負(fù)面問題,就是存儲(chǔ)速度和使用壽命的下降。
SLC在四種閃存類型中,讀寫速度最快,完全擦寫壽命約為9萬—10萬次,價(jià)格也最貴,生產(chǎn)相同容量的SSD硬盤,需要的NAND SLC閃存芯片數(shù)量最多。MLC閃存的完全擦寫壽命約1萬余次,TLC和QLC閃存的完全擦寫壽命約500~1000余次。不過無論是哪種芯片,對(duì)于普通消費(fèi)者來說,只要不是頻繁存取讀寫數(shù)據(jù)(比如挖礦),SSD硬盤用上個(gè)4—5年完全沒問題。
就市場(chǎng)SSD硬盤來看,采用SLC閃存的產(chǎn)品價(jià)格昂貴,多用于工業(yè)領(lǐng)域,在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)中很少見。采用MLC閃存的SSD硬盤在早期產(chǎn)品中常見,但因?yàn)槌杀緹o法下降,大多數(shù)廠商已經(jīng)逐步放棄,只有部分小容量的產(chǎn)品采用。唯一例外的是三星高端系列部分產(chǎn)品會(huì)標(biāo)明采用MLC閃存。目前最主流的消費(fèi)級(jí)SSD硬盤采用基本都是TLC閃存和QLC閃存。
NAND閃存芯片的主要生產(chǎn)廠商有三星、鎧俠、美光、閃迪以及海力士等國外企業(yè),這兩年,中國的長江存儲(chǔ)NAND閃存芯片也已經(jīng)被多家SSD硬盤企業(yè)采用,其質(zhì)量和穩(wěn)定性并不比國外產(chǎn)品差,而且市場(chǎng)也有消息稱,蘋果曾經(jīng)考慮使用長江存儲(chǔ)的NAND芯片。

主控芯片體現(xiàn)穩(wěn)定
主控芯片相當(dāng)于SSD硬盤的CPU,負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的存取。在同一總線標(biāo)準(zhǔn)情況下,不同品牌、型號(hào)主控芯片處理速度是不同的,速度越快,SSD硬盤的存取速度也會(huì)提升。所以同為PCI-E 3.0標(biāo)準(zhǔn)的SSD硬盤,有的產(chǎn)品頁標(biāo)注讀取速度為1.5GB/s,有些速度則是3.5GB/s。
目前主控芯片廠商三星、鎧俠、Marvell、慧榮、群聯(lián)、英韌、聯(lián)蕓等近二十家,前兩者的主控芯片都只用在自己的產(chǎn)品中,其余廠商基本都為SSD硬盤廠商提供主控芯片解決方案。從性能上來說,三星、鎧俠以及Marvell屬于第一梯隊(duì),但在SSD產(chǎn)品介紹頁,通常不會(huì)提及其采用何種主控芯片,消費(fèi)者只能通過第三方測(cè)試、拆機(jī)報(bào)告,或者看主控芯片廠商的資料才能知曉。

接口與協(xié)議決定速度
接口、協(xié)議、通道是SSD硬盤中最容易混淆的部分。SATA、PCI-E是一種總線標(biāo)準(zhǔn)(或稱為通道),AHCI和NVMe是協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。總線標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其組成模塊之間相互連接的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)界面,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)系統(tǒng)中模塊定制的規(guī)范,總線標(biāo)準(zhǔn)高于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。但在日常SSD硬盤分類中會(huì)看到SATA接口、PCI-E接口這樣的說法,就會(huì)與M.2、mSATA接口等混淆在一起,其實(shí)接口是指SSD硬盤安裝插槽的樣式。
目前SATA總線理論上最高速度為600MB/s,PCI-E 3.0總線速度最高速度為4GB/S,PCIe 4.0可以到8GB/s。AHCI標(biāo)準(zhǔn)是SATA硬盤對(duì)應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),NVMe標(biāo)準(zhǔn)則是專門針對(duì)PCI-E總線定制的一種SSD協(xié)議。PCI-E總線一般是可以兼容AHCI標(biāo)準(zhǔn)的SSD,而SATA總線卻不支持NVMe標(biāo)準(zhǔn)的SSD硬盤。
現(xiàn)在市場(chǎng)中主流消費(fèi)級(jí)SSD硬盤接口有SATA、mSATA和M.2三種,另外企業(yè)級(jí)產(chǎn)品、服務(wù)器上用的SSD硬盤還有SAS和U.2兩種接口。
SSD硬盤接口的變化在筆記本電腦中的進(jìn)化十分明顯,最初的高性能筆記本電腦用SATA接口的SSD硬盤來替代傳統(tǒng)的機(jī)械式筆記本硬盤,后來輕薄型筆記本電腦開始采用mSATA接口硬盤SSD,以降低電腦整體體積和重量,現(xiàn)在主流筆記本電腦開始取消SATA硬盤接口,轉(zhuǎn)而使用M.2接口SSD移動(dòng)硬盤。
從外觀上看,SATA、mSATA和M.2三種接口的SSD硬盤很容易區(qū)別,SATA SSD硬盤與傳統(tǒng)2.5英寸硬盤外觀一樣,mSATA硬盤多是長寬比為2:1的片狀外形, M.2接口硬盤則是長條形,有M.2 2230(2230代表其寬為22mm,長為30mm)、M.2 2240、M.2 2260、M.2 2280、M.2 22110幾種規(guī)格,最常見的是M.2 2280。

TBW代表壽命
TBW(Total Bytes Written 總寫入字節(jié)數(shù))是SSD硬盤的一個(gè)重要指標(biāo),以NAND閃存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)總量這個(gè)指標(biāo)標(biāo)注硬盤的使用壽命,超過這個(gè)數(shù)值后,一般廠商就不提供質(zhì)保了。比如三星高端M.2 SSD硬盤970 PRO的保修條例中就明確告知,5年質(zhì)?;蛘?200TBW的總寫入字節(jié)數(shù),以先到期者為準(zhǔn)。從理論上說,NAND閃存芯片的TBW數(shù)據(jù),MLC高于TLC,TLC高于QLC。但從實(shí)際情況上看,只要NAND芯片是正規(guī)大廠出品,實(shí)際正常使用TBW數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于官方給出的數(shù)值,甚至可以高出一個(gè)數(shù)量級(jí),只是后期讀寫速度會(huì)有所降低。