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看懂技術細節 選擇合適SSD硬碟

作者:由 IT時報 發表于 易卦日期:2022-12-30

2.5英寸長寬是多少

IT時報記者 ■林斐

在消費電腦DIY市場一直以來都有CPU、硬碟和主機板“三大件”的說法,後來因為獨立顯示卡的效能越來越強勁、價格也一路飆升,也成為DIY玩家非常關注的重點。

在這3+1配件中,CPU通常只有英特爾和AMD兩家可選,價格一直都很穩定,只有新品發售期會有波動;主機板的品牌眾多,高、中、低各檔次的可選產品眾多;顯示卡價格這幾年的變化是一言難盡;唯有SSD硬碟(固態硬碟)近幾年隨著技術進步,廠商的激烈競爭,價格跌跌不休,也算是DIY玩家的福音了。

不過也正因為SSD硬碟硬體效能差異不小,價格區間拉得很大,比如1TB容量的品牌SSD硬碟,500元到2000多元都有,在挑選適合自己的固態硬碟前,不妨先來了解一下SSD硬碟的技術細節。

看懂技術細節 選擇合適SSD硬碟

NAND快閃記憶體左右售價

SSD硬碟有NAND快閃記憶體、主控晶片、PCB板和DRAM快取晶片(非必須)這幾個重要元件,其中成本最高的是快閃記憶體顆粒,市場波動也很大。這幾年SSD硬碟售價大幅下跌的原因正是快閃記憶體顆粒的價格下跌。

NAND快閃記憶體在SSD硬碟中負責儲存使用者資料,按照儲存單元分層,現在主流NAND快閃記憶體有四大類:SLC(Single Level Cell 單級單元)、MLC(Multi Level Cell 多級單元,實際為雙層單元)、TLC(Triple Level Cell 三級單元)和QLC(Quad-level cells 四級單元)。因為SSD電路板規格有標準尺寸,從外觀上看,不同的NAND快閃記憶體實際尺寸是一樣的,同等體積下,MLC的儲存容量是SLC的兩倍,TLC是三倍,QLC是四倍。儲存容量翻倍的同時,帶來了負面問題,就是儲存速度和使用壽命的下降。

SLC在四種快閃記憶體型別中,讀寫速度最快,完全擦寫壽命約為9萬—10萬次,價格也最貴,生產相同容量的SSD硬碟,需要的NAND SLC快閃記憶體晶片數量最多。MLC快閃記憶體的完全擦寫壽命約1萬餘次,TLC和QLC快閃記憶體的完全擦寫壽命約500~1000餘次。不過無論是哪種晶片,對於普通消費者來說,只要不是頻繁存取讀寫資料(比如挖礦),SSD硬碟用上個4—5年完全沒問題。

就市場SSD硬碟來看,採用SLC快閃記憶體的產品價格昂貴,多用於工業領域,在消費級市場中很少見。採用MLC快閃記憶體的SSD硬碟在早期產品中常見,但因為成本無法下降,大多數廠商已經逐步放棄,只有部分小容量的產品採用。唯一例外的是三星高階系列部分產品會標明採用MLC快閃記憶體。目前最主流的消費級SSD硬碟採用基本都是TLC快閃記憶體和QLC快閃記憶體。

NAND快閃記憶體晶片的主要生產廠商有三星、鎧俠、美光、閃迪以及海力士等國外企業,這兩年,中國的長江儲存NAND快閃記憶體晶片也已經被多家SSD硬碟企業採用,其質量和穩定性並不比國外產品差,而且市場也有訊息稱,蘋果曾經考慮使用長江儲存的NAND晶片。

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主控晶片體現穩定

主控晶片相當於SSD硬碟的CPU,負責處理資料的存取。在同一匯流排標準情況下,不同品牌、型號主控晶片處理速度是不同的,速度越快,SSD硬碟的存取速度也會提升。所以同為PCI-E 3。0標準的SSD硬碟,有的產品頁標註讀取速度為1。5GB/s,有些速度則是3。5GB/s。

目前主控晶片廠商三星、鎧俠、Marvell、慧榮、群聯、英韌、聯芸等近二十家,前兩者的主控晶片都只用在自己的產品中,其餘廠商基本都為SSD硬碟廠商提供主控晶片解決方案。從效能上來說,三星、鎧俠以及Marvell屬於第一梯隊,但在SSD產品介紹頁,通常不會提及其採用何種主控晶片,消費者只能透過第三方測試、拆機報告,或者看主控晶片廠商的資料才能知曉。

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介面與協議決定速度

介面、協議、通道是SSD硬碟中最容易混淆的部分。SATA、PCI-E是一種匯流排標準(或稱為通道),AHCI和NVMe是協議標準。匯流排標準是計算機系統與其組成模組之間相互連線的一個標準介面,協議標準是針對系統中模組定製的規範,匯流排標準高於協議標準。但在日常SSD硬碟分類中會看到SATA介面、PCI-E介面這樣的說法,就會與M。2、mSATA介面等混淆在一起,其實介面是指SSD硬碟安裝插槽的樣式。

目前SATA匯流排理論上最高速度為600MB/s,PCI-E 3。0匯流排速度最高速度為4GB/S,PCIe 4。0可以到8GB/s。AHCI標準是SATA硬碟對應的協議標準,NVMe標準則是專門針對PCI-E匯流排定製的一種SSD協議。PCI-E匯流排一般是可以相容AHCI標準的SSD,而SATA匯流排卻不支援NVMe標準的SSD硬碟。

現在市場中主流消費級SSD硬碟介面有SATA、mSATA和M。2三種,另外企業級產品、伺服器上用的SSD硬碟還有SAS和U。2兩種介面。

SSD硬碟介面的變化在膝上型電腦中的進化十分明顯,最初的高效能膝上型電腦用SATA介面的SSD硬碟來替代傳統的機械式筆記本硬碟,後來輕薄型膝上型電腦開始採用mSATA介面硬碟SSD,以降低電腦整體體積和重量,現在主流膝上型電腦開始取消SATA硬碟介面,轉而使用M。2介面SSD行動硬碟。

從外觀上看,SATA、mSATA和M。2三種介面的SSD硬碟很容易區別,SATA SSD硬碟與傳統2。5英寸硬碟外觀一樣,mSATA硬碟多是長寬比為2:1的片狀外形, M。2介面硬碟則是長條形,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幾種規格,最常見的是M。2 2280。

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TBW代表壽命

TBW(Total Bytes Written 總寫入位元組數)是SSD硬碟的一個重要指標,以NAND快閃記憶體儲存資料總量這個指標標註硬碟的使用壽命,超過這個數值後,一般廠商就不提供質保了。比如三星高階M。2 SSD硬碟970 PRO的保修條例中就明確告知,5年質保或者1200TBW的總寫入位元組數,以先到期者為準。從理論上說,NAND快閃記憶體晶片的TBW資料,MLC高於TLC,TLC高於QLC。但從實際情況上看,只要NAND晶片是正規大廠出品,實際正常使用TBW數值遠遠高於官方給出的數值,甚至可以高出一個數量級,只是後期讀寫速度會有所降低。