文章來源：http://www.kuqin.com/hardware/20130328/334069.html，本人略做了一些整理。
一下爲主文：
隨着製造工藝的不斷提升 固態硬盤的價格也慢慢降到了大衆可以接受的範圍 越來越多的人開始爲自己的愛機增加一個固態硬盤 可大多數人對固態硬盤的構造和原理一無所知
接下來 就隨我一起揭開固態硬盤的神祕面紗
1.固態硬盤的特點
2.從沙子到顆粒的蛻變
3.閃存的歷史與類型
4.閒話SandForce--神祕的壓縮
5.如何愛護自己的固態硬盤
一、固態硬盤的特點 固態硬盤與傳統硬盤的絕對優勢
1. 固態硬盤沒有噪音。因爲固態硬盤沒有風扇和機械馬達，工作時噪音值爲0分貝。某些高端或大容量產品裝有 風扇，所以仍然會產生噪音。
2. 固態硬盤是不需要用磁頭，快速隨機讀取，讀延遲極小。根據相關測試：兩臺電腦在同樣配置的電腦下，搭載 固態硬盤的筆記本從開機到出現桌面一共只用了18秒，而搭載傳統硬盤的筆記本總共用了31秒，兩者幾乎有將 近一半的差距。
3. 基於DRAM的固態硬盤寫入速度極快。
4. 啓動快，沒有電機加速旋轉的過程。
5. 低容量的固態硬盤比同容量硬盤體積小、重量輕。但這一優勢隨容量增大而逐漸減弱。直至256GB，固態硬 盤仍比相同容量的普通硬盤輕。
6. 相對固定的讀取時間。由於尋址時間與數據存儲位置無關，因此磁盤碎片不會影響讀取時間。
7. 低容量的基於閃存的積海固態硬盤在工作狀態下能耗和發熱量較低，但高端或大容量產品能耗會較高。
8. 固態硬盤比傳統的硬盤工作溫度範圍更大。典型的硬盤驅動器只能在5到55攝氏度範圍內工作。而固態硬盤可 在-10~70攝氏度工作，一些工業級的固態硬盤還可在-40~85攝氏度，甚至更大的溫度範圍下工作。
9. 內部不存在任何機械活動部件，不會發生機械故障，也不怕碰撞、衝擊、振動。這樣即使在高速移動甚至伴隨 翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在筆記本電腦發生意外掉落或與硬物碰撞時能夠將數據丟失的可 能性降到最小。
二、砂子到顆粒的蛻變 NAND顆粒的製造
第一階段：沙子熔鍊單晶硅
沙子：脫氧後的沙子（尤其是石英）最多包含25%的硅元素，以二氧化硅SiO2的形式存在，這也是半導體制造 產業的基礎。
硅熔鍊：硅淨化熔鍊成大晶體。通過多次淨化後達到半導體制造需求的電子級硅，平均每一百萬個硅原子中最多 只有一個雜質原子。
單晶硅錠：最後得到純度99.9999%的單晶硅錠。
第二階段：硅錠切割成晶圓
硅錠切割：將硅錠橫向切割成單個硅片，也就是我們常說的晶圓（Wafer）。因爲是類圓柱體切割，橫截面自然 就是圓形了。
晶圓：切割出來的晶圓經過拋光後表面像鏡面一樣完美。現在的晶圓多爲300毫米（12英寸）。
第三階段：光刻
IMFT內的光刻室
操作間的無塵控制標準比醫院手術室還要乾淨100倍！
晶圓光刻時做掩膜
在300mm晶圓上採用25nm技術光刻出的NAND閃存芯片
25nm製程NAND閃存芯片，單個長方形爲2GB，單個Die是8GB
第四階段：檢測與封裝
晶圓光刻完成之後，需要進行測試後進行封裝，封裝成爲顆粒才能使用在SSD等各種設備上。
一片晶圓在出廠之前經由測試分類出好的晶粒（Good Die）和不良品（Ink Die）。
關於Ink Die的起源是這樣的，以往封裝設備還沒有自動化的時候，需要人工在不良品上點上墨點作爲標記，所 以後來不良品就被成爲Ink Die。
封裝設備和技術進步以後，晶圓的測試會以座標的方式區分Good Die和Ink Die，記錄下來的資料就叫 Mapping。
封測廠根據Mapping把Good Die取下來封裝成顆粒，對於Flash來說有以下幾種封裝類型：
TSOP II：類似於DRAM 4Mx16，2001年以前的小容量多是這種封裝
TSOP I：Thin Small Out-line Package，48腳封**GA：Ball Grid Array，常見有100/132/136/152 Ball
LGA：Land Grid Array，Apple產品應用倡導的封裝形式。
DBG(DICING BEFORE GRINDING)晶圓封裝工藝流程示意圖：
三 閃存的歷史與類型 NAND的天命
現在的SSD使用閃存（FlashMemory）作爲存儲介質。相較於RAM來說，閃存是一種非易失性存儲器，保存數 據是不需要消耗電力的。閃存同時還具有較低的讀取延遲和良好的抗震性，所以被移動設備廣泛採用，其歷史可 以追溯到上世紀80年代。
1984年，東芝公司的舛岡富士雄博士（Dr.FujioMasuoka）發明閃存，由於這種存儲器的抹除流程很像相機的 閃光燈，最終被命名爲閃存。
閃存之父：舛岡富士雄博士
1988年，Intel生產出第一款商業性NORFlash（閃存的一種）芯片。
NORFlash的擦除速度很慢，但提供完整尋址與數據總線，允許隨機存取存儲器上的任何區域，NORFlash多被 用於ROM芯片，如主板上的BIOS芯片。
東芝在1989年的國際固態電路學會(ISSCC)上發表了另一種形式的閃存——NANDFlash。NAND閃存擦除速度 更快，但是沒有隨機存取外部尋址總線，它必須以區塊形式進行讀取。NAND閃存也就是當前SSD使用的閃存形 式。
根據每個存儲單元能夠儲存的信息量，NAND閃存又被分爲三類：SLC、MLC、TLC。
SLC的每個存儲單元內存儲1個Bit，稱爲單階存儲單元（Single-LevelCell，SLC），速度最快，耐久度最高，價 格也最高。主要用於服務器市場上。
MLC的每個存儲單元內存儲2個Bit，因此叫多階存儲單元（Multi-LevelCell，MLC），速度比SLC慢,耐久度也 比SLC低一些，當價格也降低了，更容易被消費級市場接受。正是MLC將SSD帶入了家用可接受的成本範圍內， 推進了SSD的普及。MLC取得了速度、耐久度與成本之間的良好均衡。
TLC（三階存儲單元，Triple-LevelCell，TLC）的每個存儲單元內可以存儲3個Bit。由於每個單元可以存儲更多 的數據，TLC的成本進一步降低，但是隨之而來的是寫入速度和耐久度的再次降低。當前TLCNAND主要用於U 盤、存儲卡一類對於數據安全性要求不太高的領域。三星已經開始在最新的840系列SSD上試水TLCNAND，不 過TLC在SSD上的使用經驗還是較少，耐久度仍存疑問，尤其是三星從未公佈過自己產品的耐久度參數。
在短期內MLC作爲成熟的技術，仍將是SSD產品最廣泛的使用選擇。尤其是上期我們提到的SandForce主控所帶 來的壓縮特性，能夠降低寫入放大率，將MLC產品耐用度提升到接近過去SLC產品方能達到的水平。
閃存的製程進步與PE次數：
閃存作爲半導體產品，同樣遵循摩爾定律，製程不斷進步，集成度越來越高。帶來的優勢包括閃存容量的提升 與單位容量價格的下降，使我們能夠以更低的價格買到更大容量的SSD。但同時也帶來一個令人頭痛的問題：耐 久度的下滑。
閃存在寫入前必須先進行擦除，而閃存有編程和擦除的次數限制，這樣每次的編程/擦除就叫做1個 P/E(program/erasecycles)週期。
NAND製程處於50nm級別時，MLC的閃存普遍具有5,000-10,000次PE。而到了30nm級後，這一數值普遍爲 5000次PE；進入25nm時代，MLC的大衆PE水平已經跌落到了3000次PE。在這一背景下，SandForce的低寫 入放大優勢就更加明顯。
四.閒話SandForce--神祕的壓縮
SandForce是位於美國加利福尼亞州米爾皮塔斯的一家“fabless（無工廠）”半導體公司，在2006年由Alex Naqvi和Rado Danilak創建，二人在公司成立初期帶來了大量相關的技術經驗。
2009年4月，SandForce宣佈進軍快速發展中的固態硬盤市場。
SandForce自身並不生產和銷售SSD固態硬盤成品，而是主要設計和製造SSD固態硬盤的閃存控制器並出售給 SSD製造廠商。所謂fabless，就是指SandForce本身並沒有生產工廠，專門從事芯片設計工作，而將生產作業交 給代工廠來完成。我們熟悉的Nvidia和ARM也屬於類似的fabless公司，比如Nvidia的代工廠就是臺積電，而 ARM也是隻賣授權，而不實際生產處理器。無工廠半導體制造模式也是生產分工高度進化的一個表現。
最初企業級領域SSD只有使用昂貴的SLC閃存才能滿足耐久度需求。而SandForce出現的最大意義在於使得使用 相對廉價的MLC閃存也能夠達到企業級環境下達到5年以上的預期壽命。SandForce這個最早定位於企業級應用 的背景使得采用了SandForce主控的SSD能夠在耐用度上取得相較其他主控方案更好的表現
SF-2200系列主控的功能特性圖表：
左側爲與主機接口的示意，SMART信息、SATA6Gbps速率，最高隊列深度32，物理層、鏈路層、轉換層、指 令。
中間爲SandForce使用的各種技術，統稱爲“DuraClass Technology”，包含了智能磨損平衡、垃圾回收以及 DuraWrite與RAISE等。支持AES-128自動加密與每512字節55Bit的ECC校驗糾錯機制。
右側則是SandForce當前能夠支持的NAND接口，Toggle與ONFI2同步方案均可支持。最高支持166MT/s帶 寬，支持20nm、30nm甚至1X nm級的閃存顆粒，最大容量支持到512GB。
SandForce最爲著名的特性當屬DuraWrite壓縮技術，由於實際需要寫入的數據量壓縮後變小，寫入速度得到 了提升。在需要讀取的時候，被壓縮過的數據在主控內解壓後輸出，又帶來了外部讀取速度增益。
由此帶來的就是SandForce在ATTO默認模型下Bug的跑分
由於ATTO測試的默認數據類型是完全可壓縮的，經由SandForce主控的壓縮算法之後，猶如一頭大象被壓縮成 了一隻貓咪的大小，裝入了罐頭。因爲實際寫入到NAND裏的數據量很小，寫入操作很快就完成了。外部測到的 寫入速度接近SATA6Gbps的接口帶寬。
五 如何愛護自己的固態硬盤
對於固態硬盤的使用和保養，最重要的一條就是：在機械硬盤時代養成的“良好習慣”，未必適合固態硬盤。
1、不要使用碎片整理
碎片整理是對付機械硬盤變慢的一個好方法，但對於固態硬盤來說這完全就是一種“折磨”。
消費級固態硬盤的擦寫次數是有限制，碎片整理會大大減少固態硬盤的使用壽命。其實，固態硬盤的垃圾回收機 制就已經是一種很好的“磁盤整理”，再多的整理完全沒必要。Windows的“磁盤整理”功能是機械硬盤時代 的產物，並不適用於SSD。
除此之外，使用固態硬盤最好禁用win7的預讀(Superfetch)和快速搜索(Windows Search)功能。這兩個功能的 實用意義不大，而禁用可以降低硬盤讀寫頻率。
2、小分區，少分區
還是由於固態硬盤的“垃圾回收機制”。在固態硬盤上徹底刪除文件，是將無效數據所在的整個區域摧毀，過程 是這樣的：先把區域內有效數據集中起來，轉移到空閒的位置，然後把“問題區域”整個清除。
這一機制意味着，分區時不要把SSD的容量都分滿。例如一塊128G的固態硬盤，廠商一般會標稱120G，預留了 一部分空間。但如果在分區的時候只分100G，留出更多空間，固態硬盤的性能表現會更好。這些保留空間會被 自動用於固態硬盤內部的優化操作，如磨損平衡、垃圾回收和壞塊映射。這種做法被稱之爲“小分區”。
“少分區”則是另外一種概念，關係到“4k對齊”對固態硬盤的影響。一方面現在主流SSD容量都不是很大，分 區越多意味着浪費的空間越多，另一方面分區太多容易導致分區錯位，在分區邊界的磁盤區域性能可能受到影 響。最簡單地保持“4k對齊”的方法就是用Win7自帶的分區工具進行分區，這樣能保證分出來的區域都是4K對 齊的。
3、保留足夠剩餘空間
固態硬盤存儲越多性能越慢。而如果某個分區長期處於使用量超過90%的狀態，固態硬盤崩潰的可能性將大大增 加。
所以及時清理無用的文件，設置合適的虛擬內存大小，將電影音樂等大文件存放到機械硬盤非常重要，必須讓固 態硬盤分區保留足夠的剩餘空間。
4、及時刷新固件
“固件”好比主板上的BIOS，控制固態硬盤一切內部操作，不僅直接影響固態硬盤的性能、穩定性，也會影響 到壽命。優秀的固件包含先進的算法能減少固態硬盤不必要的寫入，從而減少閃存芯片的磨損，維持性能的同時 也延長了固態硬盤的壽命。因此及時更新官方發佈的最新固件顯得十分重要。不僅能提升性能和穩定性，還可以 修復之前出現的bug。
5、學會使用恢復指令
固態硬盤的Trim重置指令可以把性能完全恢復到出廠狀態。但不建議過多使用，因爲對固態硬盤來說，每做一次
Trim重置就相當於完成了一次完整的擦寫操作，對磁盤壽命會有影響。
現在有許多軟件都能提供固態硬盤的恢復指令，最著名的是HDDErase。操作過程大致也是將主板BIOS的啓動順
序改爲光驅優先或者U盤優先，然後插入存好軟件的啓動設備，進入引導界面，根據提示來操作。
英特爾固態硬盤工具箱(Intel SSD Toolbox)也是一個很好的選擇，不用打繁雜的代碼，直接在windows下按照
提示鼠標操作即可，最大程度地避免了固態硬盤性能衰減。
