固态硬盘

OCZ2.5寸固态硬盘

固態硬碟（solid-state disk 或 solid-state drive，簡稱SSD，又称固态驱动器）是一种永久性存储器〔如闪存〕或非永久性存储器〔如同步动态随机存取存储器（SDRAM）〕的電腦外部存储设备。固态硬碟用来在筆記型電腦中代替传统硬碟（HDD）。虽然在固态硬碟中已经没有可以旋转的盘状結构，但是依照人们的命名习惯，这类存储器仍然被称为“硬碟”。

由於固态硬碟技術與傳統硬碟技術不同，所以產生了不少新興的存储器廠商。廠商只需購買NAND記憶體，再配合適當的控制晶片，就可以製造固态硬碟了。新一代的固态硬碟普遍採用SATA-3接口，也有使用PCI-E x8或者mSATA、ZIF、IDE、CF、CFast等接口的固态硬盘销售，如Intel 910，Goldendisk CFast，Glodendisk Esatadom。

分類

揮發性記憶體

使用DIMM記憶體製成的固態硬碟

由易失記憶體製成的固態硬碟主要用於臨時性存儲。因為這類記憶體需要靠外界電力維持其記憶，所以由此製成的固態硬碟還需要配合電池才能使用。揮發性記憶體，例如SDRAM，具有存取速度快的特點。利用這一特點，可以將需要運行的程式從傳統硬碟複製到固態硬碟中，然後再交由電腦執行，這樣可以避免由於傳統硬碟的啟動延遲、搜尋延遲等對程式以及系統造成的影響。

由揮發性記憶體製成的固態硬碟通常会依靠电池来保证完成應急備份：當電源意外中斷時，靠電池驅動的這類固態硬碟可以有足夠的時間將資料轉移到傳統硬碟中。當電力恢復後，再從傳統硬碟中恢復資料。

非揮發性記憶體

非揮發性記憶體（NVRAM）的資料存取速度介於揮發性記憶體和傳統硬碟之間。和揮發性記憶體相比，非揮發性記憶體一經寫入資料，就不需要外界電力來維持其記憶。因此更適於作為傳統硬碟的替代品。

快閃記憶體（Flash Memory）當中的NAND Flash是最常見的非揮發性記憶體。小容量的NAND快閃記憶體可被製作成帶有USB介面的移動存儲裝置，亦即人們常說的“隨身碟”或“U盤”。隨著生產成本的下降，將多個大容量快閃記憶體模組集成在一起，製成以快閃記憶體為存儲介質的固態硬碟已經是目前的趨勢。

目前用來生產固態硬碟的NAND Flash有三種，分別是單層式儲存（SLC, Single Level Cell），多層式儲存（MLC, Multi Level Cell，但通常只用來指稱兩層式儲存），三層式儲存（TLC, Triple-Level Cell）。SLC，MLC，TLC的讀寫速度依序從快至慢（約4:2:1），使用壽命依序從長至短（約6:3:2），成本依序從高至低，需要糾錯位元數（ECC）則是相反地從低至高（同一製程下1:2:4。不過ECC也受製程的影響，同一種晶片，越小尺度的製程需要越多的糾錯位元）。固態硬碟的主流從SLC晶片轉到MLC晶片，促成了2011年的大降價，固態硬碟因此普及。TLC因為速度較慢但成本低，原本只用來做隨身碟；不過2012下半年，SAMSUNG首先推出使用TLC的固態硬碟（型號840系列），固態硬碟名牌Plextor也打算於2013年量產TLC產品作為低階廉價市場的主力，然而TLC的壽命、速度和可靠性（錯誤率）成為消費者的最大疑慮（見下文：缺點）。

形式

華碩Eee PC的SSD

固態硬碟大部分被製作成與傳統硬碟相同的外殼尺寸，例如常見的1.8吋、2.5吋或3.5吋規格，並採用了相互相容的接口；但有些固態硬碟也使用PCI Express或是Express Card作為介面來突破現有硬碟傳輸介面的速度，或是在有限空間（如小筆電、超級移動電腦等）中置放固態硬碟。

優點

和傳統硬碟相比，固態硬碟具有低功耗、無噪音、抗震動、低熱量的特點。這些特點不僅使得資料能更加安全地得到保存，而且也延長了靠電池供電的設備的連續運轉時間。

例如三星半導體公司於2006年3月推出的容量為32GB的固態硬碟，採用了和傳統微硬碟相同的1.8吋規格。其耗電量只有常規硬碟的5%，寫入速度是傳統硬碟的1.5倍，讀取速度是傳統硬碟的3倍，並且沒有任何噪音。

在2007年的Computex Taipei中，新帝公司發表了64GB與32GB的固態硬碟，並有2.5吋、SATA介面與1.8吋、UATA介面兩種規格。OCZ現場展出的固態硬碟分為2.5吋與1.8吋兩種，其中2.5吋採用SATA介面，最大容量可達128GB；1.8吋機種則是採用IDE介面，最大容量可達64GB，可分別使用在筆記型電腦與更小的UMPC上，用來取代傳統的硬碟。現在由OCZ Technology發表的OCTANE 2.5吋固態硬碟容量已達到1TB。

最初固態硬碟的性能表現與傳統硬碟互有勝負，但隨著固態硬碟的不斷發展，固態硬碟的性能已經完全超越了傳統硬碟。

缺點

目前固態硬碟普及的三大問題：成本、寫入次數和損壞時的不可挽救性。

固態硬碟以往由於價格高昂，通常只用於軍事及工業用途上，不過随着NAND快閃記憶體成本的不斷下降，如今固態硬碟已經使用在一般的筆記型電腦上，並預計逐步於刀鋒伺服器上採用，提供全新的電腦使用體驗。固態硬碟比起傳統硬碟具有速度快、耗電量低與不會出現實體壞軌的優點。由於硬碟早已是系統效能的瓶頸，因此改用固態硬碟可以帶來明顯及令人興奮的效能提升。但由於價格與儲存空間比于傳統硬碟仍有较大差距，固態硬碟成為真正主流儲存設備而取代傳統硬碟仍需一定時間。

成本方面，無論是揮發性記憶體還是非揮發性記憶體，其每百萬位元組（MB）成本都遠高於傳統硬碟。因此只有小容量的固態硬碟的價格能夠被大多數人所承受。當消費級傳統硬碟2012年已經來到2T、3T甚至5T時，相當價位的固態硬碟只有128G或256G。壽命方面，由於快閃記憶體上每一個電閘都有一定的寫入次數限制，寿命结束后会无法寫入变成唯讀状态；而且隨著使用的快閃記憶體從SLC架構到MLC，到最近開始改用TLC，若電閘的品質不變，理論上電閘壽命呈現6:3:2的衰退（因為其原理是在同一個電閘上記錄1、2或3個位元，記錄越多位元，被寫入的機會就越高），因此成為大眾接受固態硬碟的另一個障礙。

不過技術總是在更新：成本方面，隨著NAND Flash的19nm製程於2012年初進入量產，使得能夠在同樣大小的快閃記憶體空間內塞入倍增的容量；隨著NAND Flash從SLC架構到MLC，到最近開始改用TLC；這兩項技術都進一步降低每百萬位元組的成本。而壽命方面，隨著固態硬碟主控晶片的改進，能將寫入位址依照電閘使用率更平均地分散，使唯讀狀態不會太快到來；而固態硬碟容量的增大，也有助於拉低電閘平均使用率，因為一般使用習慣上，會經常改寫的檔案只佔全部資料的一小部分。

第三大問題，也是很多人最在意的問題：固態硬碟數據損壞後是難以修復的。當負責儲存資料的快閃記憶體顆粒有毀損時，現時的數據修復技術不可能在損壞的晶片中救回資料，相反傳統機械硬碟或許還能通过一些数据恢复技术挽回一些資料。不過真正在意資料保存的人士一般也會定期備份資料，而固態硬碟和傳統硬碟相比，損壞率並沒有較高，所以這問題認真來講不算問題。

在量產之前，TLC架構的速度相較於SLC和MLC產品，原本也是令人質疑的，因為理論上隨著每一電閘記錄位元數的增加，判讀和寫入的速度在相同的準確度之下都必然更緩慢。不過正式量產之後，TLC固態硬碟的讀寫速度甚至略高於同容量MLC的最高速產品，這歸功於主控晶片的進步，以及多通道的使用。

隨著技術的進步，TLC晶片的速度、壽命、正確率都得到顯著的提升。以電腦零組件改朝換代的速度來看，大部分的消費者應該是在手上的TLC固態硬碟故障之前，就已經先追求下一代產品了。

参见

• 硬盘