本文提供固態硬碟耗損原因的資訊。
概觀
為什麼固態裝置會耗損？
若要討論快閃式固態硬碟的寫入壽命有限的原因，讓我們來看看快閃技術的機制、快閃類型有何不同，以及會運用哪些技術來改善其功能。
快閃式記憶體裝置會在頁面中讀取及寫入。讀取相對簡單，因為會發出具有位址的讀取命令，然後傳回各自的資料。只有被清除的頁面才會出現寫入，因此在寫入快閃之前，主機寫入命令會叫用快閃清除週期。此寫入/清除週期會導致單元耗損，造成有限的寫入壽命。
NAND 快閃式記憶體裝置可以是單層單元 (SLC) 或多層單元 (MLC)。SLC 僅儲存一個位元資訊，並只需要兩個電壓等級來代表 0 或 1。這是最簡單的 NAND 實作，並具備最高耐用度，約為 100,000 個週期。隨著快閃的未來世代改為較小的幾何，耐用度將會降低 (我們已經看到一些週期為 50,000 個)。MLC 通常表示儲存兩個位元資訊，且需要四個電壓等級以代表 00、01、10 和 11。SLC 和 MLC 之間的單元耗損情況類似，但由於必須感應更多的電壓等級，因此耐用性等級會大幅降低。MLC 通常約為 10,000 個，但較新世代的週期則低至 3,000 至 5,000 個。
快閃固態硬碟是由大量快閃晶粒所組成以達到高容量。為了改善固態硬碟的寫入壽命，我們使用多種技術，以套用至兩種 NAND 類型。任何可能導致熱點的位置都可能發生主機寫入存取，導致這些位置提前耗損。耗損平均技術可用來防止熱點發生。耗損程度會導致固態硬碟的總容量幾乎平均分配寫入存取。寫入放大是測量快閃寫入數目與主機寫入相較之下的比例。例如，如果每個主機寫入產生 2 個快閃寫入，則寫入放大也是 2。為減少寫入放大，一種稱為過度佈建的技術可提高垃圾收集效率，進而減少寫入放大。最後，一種通常套用至 MLC 的技術會在寫入週期中使用較低電壓等級來減少單元耗損，從而提高耐寫度。
雖然很難準確判斷固態硬碟的持續時間，但有協助預估的準則。固態硬碟使用由 JEDEC 開發的指標，稱為 TBW (寫入 TB)。雖然實際的寫入壽命會受到工作負荷設定檔 (例如：隨機或循序、區塊大小或寫入活動) 的影響，TBW 則可提供預估，但您的實際里程數會有所不同。若要判斷預期的使用壽命，可以採用 TBW，然後除以磁碟機寫入的預期平均 BW。通常，除了要求嚴苛的應用程式外，固態硬碟應該會持續超過三年。
耗損平均技術
NAND 快閃式記憶體可能因為重複的程式和清除週期而容易耗損，這些週期通常會在使用快閃轉譯層 (FTL) 的資料儲存應用程式和系統中執行。持續的程式設計和清除到相同的記憶體位置，最終會使該部分的記憶體耗損，並使其無效。因此造成 NAND 快閃的使用壽命有限。為防止發生此類情況，稱為耗損平均技術的特殊演算法已在固態硬碟中部署。耗損平均技術顧名思義可為在固態硬碟內所有記憶體區塊提供一種統一分配程式和清除週期的方法。這可防止連續的程式和清除週期至相同的記憶體區塊，進而延長整體 NAND 快閃式記憶體的使用壽命。
耗損平均技術有兩種類型：動態和靜態。動態耗損演算法可保證資料程式和清除週期會平均分佈在 NAND 快閃內的所有區塊中。此演算法為動態，因為每次磁碟機寫入緩衝區中的資料被排清並寫入快閃式記憶體時，都會執行此演算法。僅動態耗損平均技術無法確保所有區塊都以相同的速率進行耗損平均。資料長時間或無限期地寫入和儲存在快閃中時，也會發生特殊情況。當其他區塊正在積極進行交換、清除和放入集區時，這些區塊在耗損平均技術程序中仍為非使用中。為了確保所有區塊的耗損平均技術速度相同，我們已部署一種稱為靜態耗損平均技術的次要耗損平均技術演算法。靜態耗損平均技術可處理非使用中的區塊，並將資料儲存在其中。
Dell 固態硬碟磁碟機結合了靜態和動態耗損平均技術演算法，以確保 NAND 區塊的耗損平均，以延長固態硬碟的使用壽命。
過度佈建
過度佈建可改善：