NAND Flash | My Note

NAND Flash

Updated: Sep 21st, 2023

在目前的固态硬盘，现在最常用的是NAND闪存介质，这是一种非易失存储介质。

NAND闪存介质的基本存储单元（Cell）是一种浮栅晶体管，我们对该晶体管的写操作即为使电子进入浮栅极，而擦除操作正好相反，把电子从浮栅极中吸出来。通过电子数量的多少，我们能够控制精细该存储单元中的电压值，从而使用该值对信息进行编码。

基于该原理，我们可以了解到NAND闪存介质存在的以下特点：

  1. 不能覆写，必须先擦除才能写。 前面已经提到了，NAND闪存介质中的Cell只有写操作和擦除操作，而擦除操作意味着将之前写入的信息全部清空，如果要实现修改操作，需要先擦除再写新值。（这样的修改操作性能会很差，所以实际上的SSD并不会这样实现修改）
  2. 寿命有限，一块闪存芯片仅能写入有限次就会报废。这个也是NAND闪存介质的特性。
  3. 可能比特翻转/长时间不通电数据可能丢失。

NAND闪存介质的分类

我们可以通过Cell中的电压值对信息进行编码，为了进一步提升其中存储的信息密度，如今的Cell已经从仅编码一个bit的SLC发展到现在能编码4个bit的QLC了。

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图源

提升信息的编码密度带来的代价就是，为了实现更加精细的电压调控，NAND闪存介质的写入性能和寿命将会受到影响。

400 （图源《深入浅出SSD》P16）

可以看到，存储密度最小的SLC，无论是性能还是寿命，都要比MLC、TLC要更好。这也是分层存储体系的体现。空间、性能永远无法兼顾。

参考资料

  1. 《深入浅出SSD》第三章
  2. wiki

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