升级固态硬盘后， 为提升NAND可靠性需要闯过“三关”

10 月 1 日消息，根据英特尔官网上的信息显示，自 2022 年 10 月 3 日起，英特尔 NAND 固态硬盘产品的所有技术和保修支持均将由 Solidigm 直接提供。

IT之家曾报道，今年 8 月，Solidigm 刚刚推出了旗下首款消费级 NVMe SSD，它就是采用了 PCIe 4.0 x4 主控 + QLC 闪存方案的 P41 Plus 系列。有传闻称，Solidigm P41 Plus 是 Intel 670P 的精神续作。

Solidigm P41 Plus 系列可选 M.2 2230 / 2242 / 2280 的外形，以及 512GB / 1TB / 2TB 容量。官方宣称这款 SSD 具有 4125 MB/s 的持续读取速度，以不超过日常 PC 用户预算的价格提供出色的 PCIe 4.0 性能体验。

英特尔 的 NAND 固态硬盘业务于 2020 年 11 月被 SK Hynix(海力士)收购。去年年底，SK 海力士在完成收购英特尔 NAND 闪存及 SSD 业务案的第一阶段后，在美国设立的 SSD 子公司，命名为 Solidigm。

SSD 固态硬盘是电脑升级的推荐首选。比传统硬盘快上数倍的优异传输速度，运行中安静无噪音，其抗震动、低耗电的特性更是符合手提电脑装置针对数据保护及高续航力的需求。

无论台式机或笔记本，替换传统旧硬盘并升级固态硬盘后，即可缩短开机时间、加快加载速度，让你不必花大钱买新电脑，即刻体验有感升级。

大部分的固态硬盘由三个主要零件组成，包含Controller控制芯片、DRAM以及NAND flash闪存。控制芯片是NAND flash与电脑的主要沟通桥梁;NAND flash则是由多个区块的非易失性内存颗粒所构成，也是数据主要储存的地方。DRAM是易失性内存，需要持续供给电源才有储存数据的能力，为非必要的组成零件。现今市面上销售的无DRAM固态硬盘，适合想要升级却没有足够预算的消费者。

NAND flash闪存分为单层储存单元 (SLC)、多层储存单元 (MLC)、三层储存单元 (TLC) 三种类型。SLC拥有传输速度快与使用寿命长的优点，提供约十万次的抹写次数，唯一缺点就是单价成本高，所以市面上仅有小容量销售。MLC成本相对较SLC低，在效能与寿命方面较TLC佳，抹写次数约三千次，足够应付日常电脑操作与游戏应用。TLC是三者之中价格成本最便宜的，抹写次数约一千次，仅适合消费型应用。

随着二维的储存单元能装载的闪存颗粒发展到其物理极限，最新3D NAND技术突破平面限制，将储存结构变为立体式设计，在同等体积下，提供更多的存储空间与更优异的效能表现。目前MLC与TLC均有3D NAND技术的应用，而睿达存储也正逐步导入3D NAND技术到2.5寸与M.2固态硬盘系列产品线。

SSD的性能不单取决于主控，闪存颗粒也会影响SSD的实际性能，并且闪存的质量也会影响SSD的速度、性能和使用寿命。所以用户购买SSD时，为避免踩坑，有必要深入了解下SSD闪存颗粒即NAND Flash的相关知识。

NAND Flash全名为Flash Memory，属于非易失性存储设备(Non-volatile Memory Device)，基于浮栅(Floating Gate)晶体管设计，通过浮栅来锁存电荷，由于浮栅是电隔离的，所以即使在去除电压之后，到达栅极的电子也会被捕获。这就是闪存非易失性的原理所在。数据存储在这类设备中，即使断电也不会丢失。

与具有固定阈值电压的常规 MOSFET 不同，FGMOS 的阈值电压取决于存储在浮栅中的电荷量，电荷越多，阈值电压越高。与常规 MOSFET 类似，当施加到控制栅极的电压高于阈值电压时，FGMOS 开始导通。因此，通过测量其阈值电压并将其与固定电压电平进行比较来识别存储在 FGMOS 中的信息，被称为闪存中的读操作。

SSD用户的数据全部存储于NAND闪存里，它是SSD的存储媒介，也是成本最高的部分。NAND Flash是目前闪存中最主要的产品，具备非易失、高密度、低成本的优势。被广泛用于 eMMC/eMCP，U盘，SSD等市场。

NAND Flash闪存的主要分类以NAND闪存颗粒的技术为主，NAND闪存颗粒根据存储原理分为SLC、MLC、TLC和QLC四类，分别是：

SLC(英文全称(Single-Level Cell——SLC)即单层式储存

SLC技术特点是在浮置闸极与源极之中的氧化薄膜更薄，在写入数据时通过对浮置闸极的电荷加电压，然后透过源极，即可将所储存的电荷消除，通过这样的方式，便可储存1个信息单元，即1bit/cell，速度快寿命最长，价格贵(约MLC 3倍以上的价格)，约10万次擦写寿命。

MLC(英文全称Multi-Level Cell——MLC)即多层式储存

英特尔(Intel)在1997年9月最先开发成功MLC，其作用是将两个单位的信息存入一个Floating Gate(闪存存储单元中存放电荷的部分)，然后利用不同电位(Level)的电荷，通过内存储存的电压控制精准读写。

即2bit/cell，速度一般寿命一般，价格一般，约3000---1万次擦写寿命。MLC通过使用大量的电压等级，每个单元储存两位数据，数据密度比较大，可以一次储存4个以上的值，因此，MLC架构可以有比较好的储存密度。

TLC(英文全称Trinary-Level Cell)即三层式储存

TLC即3bit per cell，每个单元可以存放比MLC多1/2的数据，共八个充电值，即3bit/cell，也有Flash厂家叫8LC，所需访问时间更长，因此传输速度更慢。

TLC优势价格便宜，每百万字节生产成本是最低的，价格便宜，但是寿命短，只有约1000次擦写寿命。

QLC(英文全称Quadruple-Level Cell)四层存储单元

全称是Quad-Level Cell，四层式存储单元，即4bits/cell。QLC闪存颗粒拥有比TLC更高的存储密度，同时成本上相比TLC更低，优势就是可以将容量做的更大，成本压缩得更低，劣势就是寿命更短，理论擦写次数仅150次。

随着企业数字化转型的快速发展，数据呈现爆发增长趋势，大数据、云计算、AI等新兴技术的发展使得数据来源和结构变得更加复杂多样，基于数据的智慧应用不断涌现，带来了对数据存储质量、传输速度等性能需求的提升。固态硬盘凭借着高性能及其价格的持续优化、绿色节能的特点，成为了IT核心基础设施重要选择，满足数字经济时代对高性能、高可靠、容量、绿色节能的需求。NAND Flash作为SSD闪存盘的基础单元，就像是超市内部的货架，其可靠性是存储系统、数据中心稳定可靠的基础保证，浪潮存储坚持科技创新与工匠精神，结合用户的场景要求，针对NAND Flash可靠性测试进行了全方位的探索和创新，不断打磨优化确保SSD的高可靠性。

提升NAND可靠性 需要闯过“三关”

浪潮存储基于大量的NAND测试数据，在反复探索和实践推理过程中发现了企业级固体硬盘普遍面临三个挑战：

首先，NAND特性会影响数据的可靠性。例如NAND中未写满数据的块因数据保存能力低会导致RBER ( Raw Bit Error Rate，原始比特错误率)升高，经过大规模NAND测试和数据分析，量化不同阶段影响程度，可以制定出最优方法去减少影响并提升固体硬盘的可靠性。

其次是默认读电压未能最佳适配NAND特性不能满足QoS(Quality of Service，服务质量)要求。大量实际业务读写场景中5K P/E(Program/Erase，写入/擦除)下数据保存能力达到90天时就严重超出了LDPC(Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校验)纠错能力，所以NAND测试需给出最优电压来满足服务质量要求;

第三是NAND厂商提供的Read Retry表如果不够精细，不经实际测试校验检测使用会影响产品的服务质量。

全面NAND Flash测试为产品优化提供精准数据

浪潮存储的研发团队在研究分析全球主流NAND Flash所有特性后，针对NAND Flash测试分析制定了测试流程，并研发了一款测试分析仪，能给为产品的优化提供详细数据，提升SSD的可靠性。

第一步是原厂属性核验，主要核验原厂所提供的Timing、坏块等原厂属性数据的一致性和偏差阈值;第二步是NAND Flash特性极值摸底挖掘，主要是摸底First Read、最优读取电压等属性的极值;第三步是最优读电压的验证和优化以及LLR Table(Log likelihood ratio table，对数似然比表)的生成，考虑到同型号不同批NAND也存在部分细微差异，对同一型号每一批次NAND Flash都要进行充分验证以保证测试数据的准确性，为了更加全面准确的获取测试结果，浪潮存储自主研发了NAND Prober HX9000测试分析仪。