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為什么固態(tài)硬盤會有寫入量的限制？是誰決定了閃存的壽命？在查閱了東芝在SNIA上題為《NAND Controller Reliability Challenges》的演講資料后，我發(fā)現(xiàn)了其中的秘密。

數(shù)據(jù)有著保質(zhì)期：Data Retention

閃存使用Floating Gate浮柵結(jié)構(gòu)存儲電子來表達數(shù)據(jù)，位于浮柵下方的隧道氧化層會阻止浮柵中的電子從中逃逸，從而實現(xiàn)斷電后數(shù)據(jù)的長期存儲。

不過隨著時間的增長，浮柵中的電子還是會有一小部分從中逃出來，導(dǎo)致閾值電壓出現(xiàn)漂移。這個過程通常十分緩慢，對于新的閃存單元來說需要持續(xù)十幾年才會導(dǎo)致出錯。但如果閃存在高溫的環(huán)境下儲存，會加速電子流失的速度。

閃存老了也會健忘：

人老了容易健忘，閃存在嚴(yán)重磨損之后不僅變得健忘，還可能記錯事情。電子在高電壓的作用下穿透氧化隧道層，并在這個過程中給氧化隧道層產(chǎn)生磨損，使其保持電子的能力變低。

當(dāng)電子不能被浮柵結(jié)構(gòu)良好保持時閃存就會出錯，數(shù)據(jù)出錯率不斷增高，直至超過主控糾錯引擎所能處理的上限，固態(tài)硬盤也就壽終正寢了。

寫入費耐久，讀取也干擾：Read Disturb

過去很多朋友認為閃存只有寫入限制，讀取則是無限量的。實際上反復(fù)讀取也會產(chǎn)生干擾。

閃存單元在刷新重寫之前大約可以反復(fù)讀取數(shù)千次，而不會產(chǎn)生不可糾正的錯誤。

忽冷忽熱也不行：Cross temperature

溫度同樣會對閾值電壓產(chǎn)生影響。如果在溫度T1寫入的數(shù)據(jù)在與之相差較大的T2溫度時讀取，可能會產(chǎn)生讀取錯誤。

2D平面TLC閃存的允許讀寫溫差在40度左右，而3D TLC閃存可以做到70度左右，允許更寬廣的使用溫度范圍。

為了應(yīng)對諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，東芝BiCS閃存使用Charge Trap電荷陷阱結(jié)構(gòu)取代了過去在平面閃存時代常用的浮動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)，保持電子的能力更強，使用壽命更久。

最早于2007年提出的BiCS三維閃存堆疊技術(shù)不僅提供了更高的存儲密度和存儲容量，還降低了存儲單元之間的耦合性，提高閃存可靠度。

BiCS閃存還能支持被成為Full Sequence的一次編程模式，提高3D TLC閃存的寫入速度。

除了入門SATA型號TR200之外，東芝RC100以及新近推出的RD500/RC500 NVMe固態(tài)硬盤均采用了BiCS閃存，提供更可靠更耐用的存儲體驗。