眾所周知，SSD固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)是Nand Flash顆粒，那么如何延長SSD的壽命，實(shí)際上就是如何延長Nand閃存顆粒的壽命了。
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，閃存的特性是控制器必須適應(yīng)的關(guān)鍵因素。寫入數(shù)據(jù)的過程、閃存單元的有限編程/擦除周期以及錯誤處理只是這些特性的幾個示例，下面將更詳細(xì)地描述這些特性。
Nand閃存的一個關(guān)鍵特性是，數(shù)據(jù)是在頁面中寫入和編程的。這些頁面的大小通常在4kB到16kB之間，并且只能通過擦除由多個頁面組成的整個塊來擦除。頁和塊中的一個單元需要“在瞬間”編程和擦除，這就是為什么它被稱為閃存的原因。任何已編程為0的單元格只能通過擦除整個塊重置為1。最后，在將新數(shù)據(jù)編程到已經(jīng)包含數(shù)據(jù)的頁面之前，必須將頁面的當(dāng)前內(nèi)容復(fù)制到另一個空頁面，或者在不再需要時(shí)刪除。如果沒有可用的空頁，則在將數(shù)據(jù)復(fù)制到塊中的頁之前，必須刪除塊。然后舊頁被標(biāo)記為無效，可以擦除和重用。
控制器管理決定要使用哪些頁面以及跟蹤需要擦除的無效頁面的過程。此外，它還執(zhí)行一個名為“垃圾收集”的函數(shù)，將有效數(shù)據(jù)頁合并到塊中，創(chuàng)建空塊以供擦除和重復(fù)使用。在所有數(shù)據(jù)處理過程中，控制器管理從主機(jī)的邏輯地址到內(nèi)存中物理位置的映射。控制器的另一個關(guān)鍵特性是，如果在移動數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生電源故障，可以確保數(shù)據(jù)的完整性。在醫(yī)療技術(shù)等重要行業(yè)發(fā)生停電時(shí)，這一點(diǎn)尤為關(guān)鍵。
上述過程包括復(fù)雜的物理特性和相對高的電壓，正因?yàn)槿绱耍W存單元所能完成的有限的編程和擦除周期使得選擇要使用的塊和頁變得更加復(fù)雜。為了防止頁面的早期故障，控制器會執(zhí)行一個稱為“磨損均衡”的過程，以確保所有閃存塊都得到平等使用。
控制器的另一個重要任務(wù)是盡可能有效地使用糾錯編碼（ECC）來檢測讀取數(shù)據(jù)時(shí)的錯誤。最近的ECCs可以在1kByte的用戶數(shù)據(jù)中糾正超過120位的錯誤。這意味著，在70位讀取中有1位與原始誤碼率（RBER）有關(guān)的預(yù)計(jì)是不正確的！
如果某個塊中出現(xiàn)重復(fù)故障或某個塊未能擦除，則該塊將被標(biāo)記為壞塊，以后將不再使用。閃存的一個重要特性是，它們是用額外的備用塊構(gòu)建的。因此，如果某個塊顯示的錯誤率超出了公差限制，則該塊將不被使用，并將被標(biāo)記為壞塊。相反，將使用另一個備用塊。
最后，讓我們看看如何跟蹤閃存的當(dāng)前狀態(tài)和預(yù)期壽命。此過程用于避免意外故障和數(shù)據(jù)丟失。與硬盤驅(qū)動器一樣，標(biāo)準(zhǔn)的自我監(jiān)控、分析和報(bào)告技術(shù)（SMART）允許控制器報(bào)告閃存的運(yùn)行狀況。
因此，最先進(jìn)的Nand Flash控制器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)基于Flash的存儲產(chǎn)品的關(guān)鍵，與硬盤存儲相比，它確保了高水平的耐久性、可靠性和運(yùn)行壽命。
