速度不如机械硬盘的 SSD 正在偷偷普及,为什么 SSD 的速度和寿命越来越差

想要提升电脑速度,把 HDD(机械硬盘)换成 SSD(固态硬盘)应该是最高性价比的选择,我们的 CPU 每秒可以处理数十亿个周期,但多数时候它都在等待磁盘将数据传输给它。
现在 SSD 的容量不断上升,价格却在降低,使得淘汰 HDD 的呼声越来越大,但评价一块硬盘的优劣应该从多个维度考虑,如果只追求速度快,最后往往落入隐形的陷阱。本文会为你详细介绍选购 SSD 应该注意的方方面面,让你买到最适合自己的 SSD 硬盘。
SSD固态硬盘

什么是 SSD 如何工作:

之所以称之为固态硬盘,是因为它内部没有传统机械硬盘那样的移动部件和旋转的盘片,SSD 内部的部件都是固定不动的。
固态硬盘中数据被存储在名为「闪存」的存储芯片中。
闪存有两种类型:NOR 和 NAND。两种闪存芯片都由很多的浮栅晶体管组成,晶体管是存储数据的最小单元,就像机械硬盘中的磁性物质代表 1 和 0。 晶体管构成网格,根据网格中晶体管的数量,单个网格的容量在 256kb-4MB 之间。 NOR 与 NAND 的区别是单元之间的接线方式不同。在 NOR 闪存中,网格单元并联连接,在 NAND 中则是串联连接。这意味着 NOR 闪存需要更多导线,因此他们的体积更大,结构更复杂。NAND 使用更少的导线使得它可以更高密度的封装。
最终的结果就是 NAND 闪存成本更低,并且同体积下可以拥有更多存储空间,这使得它普及度更高,面向个人消费者的产品都是 NAND。NOR 闪存则适合用在低密度,高速的只读应用中。 SSD 之所有比 HDD 更快,是因为 SSD 的主控知道所有网格的确切位置,因此当系统的需要使用某个文件的时候,SSD 可以直接给它,响应时间以纳秒。
SSD固态硬盘
SSD vs HDD
简单对比一下 SSD 与 HDD 的优劣:
SSD 比 HDD 更快。显而易见;
SSD 更不容易坏。因为 HDD 内部是机械结构,装机晃动都有可以损坏它,但SSD 更怕静电和短路;
SSD 更安静。同样因为 HDD 的机械结构,导致它的声音更大,发热也更大;
HDD 更便宜。HDD 的价格每 GB 大约 1.4 – 2.1 毛。SSD每 GB 大约 7 毛;
SSD 更省电。如果用在笔记本上平均可以提升 45 分钟续航。
HDD 更适合冷存储存。SSD 长时间不通电存储信息的最小单位「电子」会丢失,导致数据丢失,一般建议每年至少通一次电。HDD 可以不通电时间更长,但最终结果还是会丢失。
SSD固态硬盘
闪存颗粒
很多朋友买固态只看容量和速度,一不小心就踩到了「闪存颗粒」这个天坑。
闪存颗粒不断升级迭代,按版本顺序排列是:SLC、MLC、TLC、QLC,QLC 是最新技术(但是最差)。
晶体管是存储数据的最小单元,可以把整个硬盘想象成监狱,每个晶体管单元就是一间牢房,存储数据的最小单位电子(bit)就是牢房中的囚犯。自然,监狱里的囚犯越多硬盘容量就越大。
单级单元 SLC 时代,囚犯数量不多,每个囚犯可以住单间,也就是每个单元只放一个数据单位;
多层单元 MLC 时代,囚犯变多了(大家对硬盘的容量需求增加),但监狱就那么大,怎么办呢?只能把两个囚犯关一间房,也就是每个单元房存放两个数据单位;
三级单元 TLC 时代,发现还不够,于是开始把三个囚犯关一间房。
SSD固态硬盘
而最新的技术 QLC 是四人间。
我们都明白一个道理,人越多越难管理,效率越低(读写慢),一个东西使用的人越多,耗损越快(寿命短)。
SLC 是最初的技术,它密度低,所以容量都比较小,但速度最快,并且使用寿命非常长,但是因为太贵了,现在基本只用在企业级存储。价格动辄上千、上万;
MLC 是折中选项,它虽然一些方面不如 SLC ,但综合考虑价格、容量、寿命、速度后属于最适合个人消费者的产品,做系统盘或者大文件处理,比SLC 便宜3倍左右,小淙比较推荐用 MLC 做系统盘或存放重要数据(再不买就停产啦);
TLC 密度更高,虽然使用了缓存技术,但速度依然不如前两个,并且寿命比前两者少了2-10倍。适合需求普通消费者,用来做系统盘、游戏盘、临时盘(U盘、移动硬盘等)都没问题。价格是 MLC 便宜一半左右,小淙比较推荐用 TLC 做系统盘、仓库存放电影游戏等;
四级单元 QLC,顾名思义。虽然消费者对 QLC 哀怨连连,但挡不住厂商挣钱的步伐,QLC 的固态硬盘正在飞速普及中。小淙绝对不推荐买QLC。
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SD 每一次「技术升级」都是一次权衡的结果,制造商在权衡成本与利润,消费者在权衡容量与寿命,容量翻倍,但问题也呈指数级上升。
SLC 用两种电压变化来表示 0 或 1(1bit),MLC 用 4 种电压变化来表示11、10、01、00(2bit),TLC 用八种电压变化(3bit),QLC用 16 种(4bit)。
闪存单元每次写入和修改数据都在改变电子的电压状态,而每一次状态改变都会导致隔离硅氧化物损耗,这是导致寿命缩短的主要原因。
SSD固态硬盘
LC 的平均可擦写100000个周期。MLC 只有 35000-10000 个周期。TLC 大约是5000。而 QLC,厂商宣称与 TLC 一致,你信吗?
目前大多数 NVMe 协议(后面讲) SSD的正常读写速度是 1500 MB /s 左右。但正在普及的 QLC 只有 80-160 MB/s(持续写入),比机械硬盘还慢。 TLC 的寿命应该在 5 年以上,但 QLC 只有 3-5 年,既然厂商一再声明新技术各方面良好,那为什么还要一再缩短硬盘保修时间?
不同颗粒面向不同市场和人群其实没有问题,但多数商家并不会写明使用了那种颗粒,因为他们要把不同颗粒混着卖,让「残缺」的新颗粒逐渐替代稳定的旧颗粒,几年前我们还有很多 MLC 硬盘可选,现在几乎只有三星还在生产 MLC 硬盘,利润更高但速度和寿命更差的 TLC 已经占据市场。
另外闪存曾经以单层排列,但降低成本,现在制造商几乎都将存储单堆叠起来,称为3D 闪存。只要知道现在市面上大多都是 3D 闪存,并不稀奇。不会被忽悠就够了,没有必要深入了解。
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颗粒品质
闪存颗粒有很高的技术门槛,其商业模式与内存一样,通常是多家厂商合作,分工一般是 Fab(生产)和 Design house(设计),最终主导权一定是在生产方手中(可参考华为与台积电)。像闪迪、金士顿这样的都属于 Design house 和封装销售商,真正的大佬还是为他们提供闪存颗粒的 Fab。
目前能够批量提供固态颗粒的制造商有:
三星:存储业的龙头,全球市场份额第一,三星工厂一起火,全球固态都涨价;
海力士:仅次于三星,拥有完备的生产能力;
西数:机械硬盘的龙头,但经过几次收购后也有了自产闪存颗粒的能力;
东芝(闪迪):东芝以前做内存和固态,后来放弃了内存业务,闪迪严格来说没有自己的 Fab,但它持有东芝的股份,所以产品大多和东芝一样,换了个壳。(闪迪已经被西数收购,也可能用西数的颗粒,但和东芝更亲密);
镁光:主要业务是内存,2006年与英特尔合作生产固态颗粒,后来解散但两家都掌握了固态颗粒研发和生产技术;
英特尔:与镁光散伙后自己造固态,除了传统的 3D 结构外,英特尔和镁光还合作研发了一种新结构。
以上企业可以说掌握了全球固态的命脉,他们自己的产品都用自己的优质颗粒,属于地球最高品质。但全球固态品牌还有那么多?他们的颗粒哪里来?
SSD固态硬盘
固态硬盘的颗粒生产就和 CPU 一样,工艺精度高,随机性大,并不是一锅炖出来就大家都一样:CPU的成本都一样,为什么不全部生产 i7 呢?
颗粒生产出来后会经过严格的测试,将结果分为原片(正片),白片和黑片。品质最好的原片就贴上自己的牌投入市场,但白片和和黑片也不能浪费啊,少部分会用在自家低端产品上(西数绿盘),大部分会卖给下游没有自产能力的厂商,让他们贴自己的牌去卖。
SSD固态硬盘
大一点的下游厂商能够拿到原片、白片,至于黑片嘛,数据无价,数据无价……
小淙只推荐大家购买原片厂的产品。
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主控
主控相当于固态的 CPU,它管理控制存储单位进行读写动作,合理分配任务到存储单元上,同时它还是内存与硬盘之间的中转站。主控直接影响 SSD 使用体验和寿命,某种程度上主控的重要性和技术含量比闪存更高。
SSD固态硬盘
因此并不是所有原片厂都自产主控,目前主要的主控制造商有:三星、东芝、美光、海力士、美光的英特尔他们闪存和主控都能自己造。
但是现在除了三星外更多的厂商选择将主控交给专门的主控供应商,例如慧荣、群联、云莲、智微和瑞昱。
另外随着国内自主自研的战略发展,也有不少国产主控厂商开始发声,例如已经上架京东的国产长存颗粒+联芸主控的 光威弈Pro 固态硬盘。虽然比不上三星等一线大厂,但已经超过很多二流换皮厂商,这是巨人崛起的第一步。感兴趣的朋友可以支持一下。
我们只买固态没必要深入研究主控,只要记住买大厂原片就好了,因为大厂不会在主控上亏待自己。
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外形尺寸
SSD 目前主要有三种外形尺寸,应该选择哪种外形还需要看主板插槽是否支持。
2.5 英寸 SATA:这是最常见的类型,尺寸与笔记本的机械硬盘一样(2.5英寸),所有主板都支持 SATA 接口,安装无压力
。只是这个尺寸放在某些台式机会可能会无法固定,不过这都不是问题。
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M.2:这是近几年的新秀,已经成为超薄笔记本的标配,但台式机上也同样受欢迎,它的大小与内存条相当,大多数 M.2 硬盘的长宽是 80mm 和 22mm,但也有更小的,选购的时候要特别留意。
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附加卡(AIC):它和显卡一样使用 PCIex4或x16 接口,速度依然比 SATA快许多。但是如果你要用独显的话,可能就放不下附加卡硬盘,即便放下也会很紧凑,影响散热。
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需要注意的是现在 NVMe 常常与 M.2一同出现,但他们并不是一个东西,M.2 只是 SSD 的外形,NVMe 则和 SATA 一样是指接口形式。
M.2 的固态也有 SATA 接口的。
NVMe 与 SATA 相比速度更快,最新的 SATA III 最大吞吐量是 600MB/s,而 NVMe 可以高达 3500MB/s。
所以在购买 NVMe M.2 固态前要确保你的主板确实支持 NVMe 接口。
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但是,NVMe 相较于 SATA 的提升只在顺序读取/写入时才能真正体现,说人话就是「只有大文件读写才有效果」,因此对于游戏和日常工作而言,你可能感觉不到差异。不过对于视频编辑渲染和照片处理,NVMe 优势明显。
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4K 对齐
现在系统会自动 4K 对齐,已经不需要专门操作了。此段可跳过。
古时候的硬盘一个扇区是 512 字节,后来磁盘容量提升,扇区大小升级成 4096字节,也就是 4KB。
4K 对齐就是将分区的起始扇区对齐某个 4K 扇区的起始位置。因为固态硬盘闪存颗粒的特性,4K 对齐会大大提升它的读写速度,所以固态刚开始普及时需要4K 对齐,但现在已经没有必要,系统会自动 4K 对齐。
如果你不放心,可以用这个方法查看电脑是否 4K 对齐,以及手动 4K 对齐:Windows 4K 对齐的方法。
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多大容量合适
容量不光影响寿命,还影响读写速度和寿命。
例如三星 PM961 在用料一样情况下 128GB 版写入速度只有 600MB/s,256GB 则有 1100MB/s,几乎翻倍。
而主控会将存储任务合理分配给闪存颗粒,确保每个单元的任务量都一样,这样就避免了只用某个单元而导致该单元过劳死,人多力量大,容量越大,平分的任务就越少,自然寿命就长。
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128GB:尽量避免,这种容量的硬盘由于内存模块数量少往往性能最差。另外这个容量装完系统后基本办不了什么事,而升级到下一等级并不需要多少钱。
250GB:这个容量常常用在笔记本的基础配置上,日常办公基本够用,经济紧张的话也可以搭配 HDD,不过小淙更推荐 500GB 级别。
500GB:性价比最高,尽管 1TB 更吸引人,但 500 GB 在售价和容量上都恰到好处。存游戏和大文件都可以用 HDD,或者用完即删。
>1TB:如果你是发烧友需要存储大量文件或游戏,1TB 、2TB、4TB 都无所谓,上不封顶。
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2020 年值得推荐的产品
MLC 颗粒:
三星 970 Pro (m.2接口)
三星 860 Pro (SATA接口)
TLC 颗粒:
三星970 EVO Plus
三星970 EVO
西数黑盘 SN750
铠侠RD10/东芝RC500(只是马甲不同)
浦科特M9Pe
浦科特M9 Plus
闪迪 至尊高速速系列
英特尔 760P
西数蓝盘 SN550
东芝RC500
海康威视C2000pro
威刚XPG S11 Pro
冷知识
1、固态硬盘只是指硬盘存在的一种物理形式,我们在电脑上用的固态硬盘原理和技术与今天手机的内置存储没有区别,都是闪存+主控。
2、传统硬盘驱动器的时代还没有结束。据统计目前全球仍有 85% 的设备仅使用机械硬盘,剩下的还有大部分是 SSD 加 HDD 的混合搭配,仅使用 SSD 的设备只是少数。预计到 2021 年,SSD 的出货量才有望超过 HDD。
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