可能还有很多人不清楚SSD和HDD的具体区别。 我经常听到有人问：为什么 SSD 比 HDD 快那么多？ 什么是TLC、MLC、SLC？ 同样使用NAND FLASH，为什么SSD速度比U盘快很多？ SSD固态硬盘接口有哪些？ 好吧，让我详细回答你的问题。
这个HDD硬盘的具体结构我就不赘述了。 大家都知道HDD硬盘是一种机械结构。 影响性能的因素主要有电机转速、磁盘密度、磁头数、缓存容量等，还有其他因素，但不是重点。
提高HDD硬盘的性能主要靠提高转速。 目前主流为7200RPM，民用级为10000-15000RPM。 然而，高转速意味着增加噪音和功耗。 电机的设计要求很高。 的。
磁盘密度也是提高性能的一种方式。 从祖传的IBM Winchester（温氏）硬盘开始，磁阻效应一直在使用，最新的是PMR从GMR到垂直记录的转变。
HDD的机械结构决定了它不能发生质的变化。 事实上，除了近年来有技术提升空间的磁盘密度外，HDD硬盘的转速也有七八年时间停留在7200RPM。
SSD的物理构成基本是闪存+主控+缓存+PCB+接口。 无机械部件，数据读写均为电子信号。 没有了电机速度等瓶颈因素，性能自然会提升。
在小文件的随机表现上micron固态硬盘，硬盘完全束手无策。 例如SSD的随机读取延迟只有零点几毫秒，而7200RPM的随机读取延迟在7毫秒左右，5400RPM的硬盘则高达9毫秒。 性能方面，随机读取能力远不如SSD，最体现在切换速度上。
随机读写和开机速度是HDD永远追不上SSD的地方
性能方面，举个随机性能秒杀硬盘的例子。 另外SSD在其他方面也比HDD有优势，但是SSD在容量和价格上完全处于劣势：
1、尺寸重量：SSD胜出
2、噪音和振动：SSD再次胜出，绝对静音，而HDD噪音可高可低，有的足以让人抓狂，振动也是需要考虑的问题。
3、温度：HDD工作时的最高温度在40到50度左右，SSD的温度要低一些，不过这个问题影响不大。
4、功耗：HDD的最大功耗约为5-10W，而SSD通常小于3W。 同样，这个问题的影响也不会太大，企业用户也就不用管了。
5、容量：HDD胜出，消费级SSD一般不超过1TB，HDD最高可达4TB。
6、价格：硬盘胜出，容量越大，硬盘优势越明显。
什么是TLC、MLC、SLC？
SSD由三块芯片组成：主控、DRAM缓存和NAND闪存。 主控是SSD的大脑，SSD做的一切都由它控制； 根据控制器算法的不同，有的用于存储LBA表，有的用于数据缓存，还有一些方案没有外置DRAM缓存，只有少量缓存内置于主控制器中。 这样做的目的有的是为了数据安全（比如SandForce），有的是为了降低成本（大多数入门级控制器）； NAND闪存是存储数据的地方，你所有的数据都存储在里面。
NAND闪存分为三种类型：SLC、MLC和TLC。 SLC在性能和可靠性方面是最好的，但成本也是最高的； MLC闪存具有第二高的性能和可靠性。 成本相当均衡，是目前的绝对主力； TLC是2012年之后被三星带入SSD市场的，之前主要用在U盘和存储卡上，今年在三星领先两年之后。 其他厂商终于迎头赶上，大量的TLC SSD开始冲击市场。
SLC、MLC、TLC的简单区别
SLC = Single-Level Cell，即每个单元1位。 计费值只有0和1两个，结构简单但执行效率高。 SLC闪存的优点是传输速度更快、功耗更低、存储单元寿命更长。 但是，由于每个存储单元包含的信息较少，每兆字节的生产成本更高，而由于成本高，你基本上只能在高端企业SSD上看到它，流入消费级平台的基础是非完好无损的。
MLC = Multi-Level Cell，即2 bit per cell，有00、01、10、11四个充电值，所以比SLC需要更多的存取时间，但每个cell可以存储两倍的数据单片机。 MLC闪存可以降低生产成本，但传输速度比SLC慢，现在大部分消费级SSD都是用MLC做的。
TLC = Trinary-Level Cell，即3 bit per cell，每个cell可以存储比MLC多1/2的数据，一共8个计费值，需要的访问时间更长，所以传输速度更慢。 TLC的优点是价格便宜，每兆字节的生产成本最低，但寿命较短，通常用在U盘或存储卡等移动存储设备上。
TLC闪存的优缺点
TLC闪存的优点是容量更大，成本更低。 例如，如果将同样的晶体管电路做成64Gb的SLC闪存，那么MLC和TLC闪存可以获得128Gb和192Gb的容量，这对厂商来说是一件大事。 降低成本。
从结果来看，各种闪存的物理结构是一样的，只是控制比一个复杂。 SLC的每个Cell可以存储1个数据，潜在的变化有两种。 MLC的每个Cell可以存储2个数据。 四种潜在变化。 TLC的每个Cell可以存储3个数据。 潜在变化有8种。 MLC和TLC的每个Cell中都有多个信号。 它是通过控制不同的电压来实现的。 施加不同的电压会产生更多的电位变化，一个NAND闪存单元可以容纳不同的信号组合。
TLC闪存在P/E寿命和读写速度上比MLC和SLC差很多
然而，TLC闪存不仅有光明的一面，也带来了更大的挑战。 可以容纳更多的电位来增加容量，但是也让整个过程变得更复杂，需要更精确的电压控制，而且Program过程需要更多的时间，所以写入性能也会有明显的下降，所以目前的TLC SSD都是启用了 SLC 的 Cache 模式，提高了写入速度，否则写入速度无法接受； 读取，尤其是随机读取性能也会受到影响，因为需要更多时间来区分所有八个电信号状态所需的数据。
最重要的是闪存的寿命直线下降。 MLC的市盈率至少在3000-5000倍，而TLC公认的市盈率指标是1000倍。 好一点的可能达到1500次，比起MLC还是差很多。
3D NAND闪存——TLC未来的出路
说了这么多传统2D TLC闪存的问题，有些问题是可以解决的。 比如写性能不好的可以用SLC Cache。 只要创建一个大容量的缓冲区，很多情况下用户是感觉不到的。 写入速度慢，SLC Cache发挥的好，有延年益寿的作用。
但是有些事情是解决不了的。 传统的2D闪存达到一定密度后，每个电源存储的电荷量会减少。 此外，相邻的存储单元也会产生电荷干扰。 20nm工艺之后，Cell单元之间的干扰现象更加严重，如果长时间不刷新数据，就会像之前的三星840 Evo一样，读取旧文件的现象变慢。 三星随后推出了新固件来改进算法来解决问题。 估计新固件会定期覆盖旧数据，这肯定会对闪存的寿命产生影响。
不过3D NAND不再追求Cell单元的减少，而是通过3D堆叠技术将更多的Cell单元封装起来，同样可以达到增加容量的目的。
由于NAND密度在垂直方向上已经扩大，没有继续缩小晶体管的压力，所以三星、英特尔和美光可以使用相对较老的工艺来生产3D NAND闪存。 使用老工艺带来的好处是P/E擦除次数有了很大的提升，而且电荷干扰的情况也因为使用老工艺而大大减少。
另外，未来的3D NAND可能会做成可以在MLC和TLC工作模式之间切换的那种。 现在三星已经做到了这一点。 850 Pro和850 Evo上的闪存本质上是一样的，不过前者是基于 后者以MLC模式运行，后者以TLC模式运行，而Intel和Micron的3D NAND也会做同样的事情未来。
2D TLC闪存由于各种问题不会成为主流。 基本上只会使用低价的入门级SSD。 现在的TLC固态硬盘很多都是实验产品，但是在3D TLC量产之后，它将成为未来的主力军，而现在三星又一次成为了先行者。 850 Evo 是第一款使用 3D TLC 的 SSD。 目前没有大的问题。 如果稳定性还可以，它就会成为未来。 TLC 固态硬盘的基准。
SSD市场趋势：2.5寸、SATA机型、TLC颗粒取代MLC成主流
环顾今年新出的2.5寸、SATA 6Gb/s的机型，一时间还真是想不起来，还有多少产品还在用MLC颗粒，好像几乎都是TLC的。 有市场研究机构往年报告指出，TLC将取代MLC成为中低价位产品应用的主流。 这已经成为不可逆转的事实。 就连PCIe NVMe产品也以Intel为龙头推出TLC粒子应用。
2.5寸、SATA 6Gb/s机型的改造 从实际效果来看，国际一线大厂已经弃用了MLC颗粒。 目前少数产品停售后，以后一般只能看到台系TLC颗粒的控制器。 组合。 即便是少数厂商仍然愿意推出使用MLC的产品，他们的设定也一定是高端机型。 恐怕每 GB 的存储成本会让人望而却步。 这是每个人无论如何都不得不接受的现实。
晶圆厂逐步开放TLC产能，更重要的是进入3D Nand制程世代。 因TLC和MLC产品供货比例变化，MLC合约价连续数月上涨
TLC 品种是一个有趣的话题。 以往可以说它与MLC机型的价格差距如此之小，这一点我们并不否认。 毕竟以前TLC量产规模不大，报价自然不能和MLC相提并论。 但近期晶圆厂纷纷将产能转移至TLC，导致MLC价格上涨，逐渐拉开差距。 另外，不要忘记前面提到的，SSD厂商已经不再推广MLC机型，随着时间的推移，这个基准点也会逐渐消失，不复存在。
至于TLC有多不准确、有多持久，我们认为可以更理性地看待。 制造商为产品提供的保修服务期限是对设计耐用性的信心。 MLC机型的保质期大多为3年，少数厂商提供更长的5年。 不过TLC产品的质保条件几乎是一样的，并没有因故删减或缩短。 售后服务是一个成本无底洞。 制造商在制定前必须经过计算、现场测试验证和评估。 早知道不可能这么持久，就不该给自己挖坑。
国际一线厂商通常会标注TBW相关信息。 图中Crucial主力产品的标示价值是基于3年有限质保和5年保固。相对于其他品牌，标示的TBW通常对应质保，所以要注意区别
需要注意的是，设计耐久性在某些点上不要过度纠结，比如只看颗粒的平均理论擦除次数（Program/Erase Cycle）micron固态硬盘，而忽略了厂商的使用条件设定。 与硬盘一样，固态硬盘也有工作负载限制。 通常以TBW（Total Byte Written）为目标，联动参考值为DWPD（Device Write Per Day，设备日写入量）。 工作负载与 Granular write loss 密切相关。
TBW和DWPD似乎在回应，超出设计规范的不当使用只会加速颗粒的写入损耗，这超出了正式讨论哪种颗粒更耐用的范围。 当然，并不是每家厂商都会标注TBW相关信息，所以大家在购买前不妨多做功课，根据应用类型选择合适的产品。 比如作为系统启动盘，选择TBW高的机型比较合适。 至于外接数据盘，可以放宽要求，还是要权衡价格因素。
顺势而为，除了新推出的SATA 6Gb/s控制器普遍支持TLC外，已经或即将发布的个人PCIe NVMe控制器也包含TLC支持。 图示为SMI新品
总而言之，厂商不是公益组织，推出产品销售自然需要获得一定的利润回报。 然而，市场竞争如此激烈，玩家偏爱的MLC设计方案成本已逼近难以降低的临界点。 在这个时间点上，TLC的成熟度提升了不少，救援成为新宠，是大势所趋的必然结果。 如果对MLC有执念，建议尽快抢上一代MLC产品，或者等着转中高价位的PCIe NVMe！
同样使用NAND FLASH，为什么SSD速度比U盘快很多？
SSD之所以速度快，是因为它内部有多个闪存。 读写时，同时读取多个闪存，相当于把每个闪存的速度加起来，所以很快。 SSD可以有4个、8个、16个，普通U盘只有1、2个闪存颗粒，所以速度要高很多倍。 此外，还有接口问题。 如果是USB2.0的U盘，接口只能达到50M/S的速度，自然是快不了了。 此外，还有不同的芯片类型，SLC、MLC、TLC。 速度依次递增，速度递减，价格递增。 目前市面上主流的SSD大多采用MLC闪存，很多低价U盘采用TLC闪存，价格低，速度慢。
SSD固态硬盘接口有哪些？
1、SATA固态硬盘常用接口，这个接口和普通硬盘是一样的接口，常用的固态硬盘就是这种STAT固态硬盘接口。 目前STAT SSD的接口主要分为SATA1.0--3.0。 一般市面上主流的SSD接口都是SATA3.0产品的接口。 SATA接口不再是新技术。 从2001年推出SATA1.0到现在的SATA2.0、SATA3.0，SATA已经成为了现在机械硬盘的接口，也是目前主流固态硬盘的主要接口。 就目前的使用率而言，SATA2.0的用户仍然是最多的，主要受PC接口的影响，但市面上的SATA3.0产品大多向下兼容2.0。 虽然SATA 2.0是现阶段SATA接口SSD的主流，SATA 3.0占比较小，但其高达每秒600MB的传输速率注定会成为未来SSD接口的趋势。
2. mSATA接口是SATA接口的迷你版。 这类固态硬盘体积小，单面厚度仅为4.85mm，不会占用太多笔记本内部空间。 mSATA接口的固态硬盘在速度上也不逊色。 理论上，mSATA 将提供与 SATA 接口相同的速度和可靠性。 由于其体积小等优点，被越来越多的笔记本所采用。
3、NGFF接口是英特尔为超极本量身打造的新一代固态硬盘接口标准。 其常规尺寸仅为42mm×22mm。 单面排列的NAND Flash颗粒厚度为2.75mm，双面颗粒厚度为3.85mm。 ，对于mSATA，体积进一步缩小，非常适合轻薄超极本产品。 速度方面，PCI-Express x2传输标准NGFF接口SSD最高读取速度700MB/s，写入速度550MB/s，4K随机读写IOPS分别可以达到100K和90K，相比mSATA . 据说，传输速度会更快。
NGFF SSD通过改变长度来增加容量
与mSATA接口固态硬盘相比，NGFF标准的宽度和厚度是一样的，只是长度不同，而且可以通过增加长度来增加容量，在应用上更加灵活。
Apple 新一代 MacBook 搭载特别定制 PCLE SSD
苹果新
Apple PCLE SSD、NGFF SSD和mSATA SSD对比
除了上述常见的笔记本SSD，目前还有一款专门定制的苹果版PCLE SSD，由SATA-IO标准组织制定，连接PCI-E总线，同时采用特殊的SSD，具有mSATA接口。 可以达到接近800MB/s的读写速度。
4. PCI-E接口固态硬盘
PCIe 2.0的传输速率从PCIe 1.0的单向250MB/s提升到500MB/s，PCIe 3.0的传输速率可以提升到750MB/s，比SATA还精彩。 基于高端显示卡采用的x16规范，PCIe 2.0单向传输速率可达8GB/s，PCIe 3.0单向传输速率可达12GB/s。 非常适合专业人士使用。
这款PCI-E接口固态硬盘的接口比SATA的接口大，但是带宽比SATA固态硬盘大，性能和容量都有了很大的提升。 所以一般用户很少用到这个接口，这种SSD更多用在服务器和大型行业。
5、外部接口设备：USB接口usb接口采用最新的usb3.0接口，可有效提高NAND Flash相关应用的传输速度，如高速闪存盘、存储卡和SSD等，因为SSD未来可能还会有外接类型的需求，所以USB接口的SSD还是有它的发展空间的。
6.其他SSD接口
以上两种接口基本可以满足行业和一般用户的需求，但是还有一些其他接口包括LIF接口固态硬盘和mSATA嵌入式接口固态硬盘。 这些固态硬盘的接口用于一些专业领域。 . mSATA接口的固态硬盘（SSD）泛指超小型SSD模块，区别于传统的2.5英寸或1.8英寸SSD产品，其架构设计类似于嵌入式系统的DOM类型。
固态硬盘的接口比传统硬盘多，但除了工业领域最常见的主流STAT和PCI-E接口外，这两个主要用于特殊领域，比如LIF接口是苹果的专用接口SSD电脑、mSATA Embedded接口固态硬盘主要应用于嵌入式内存方案，主要应用于超薄系统产品，由客户和产品需求选择。 简单来说，mSATA接口SSD就是一块内置卡，并不是我们平时看到的成型固态硬盘，大家可以根据自己的需要自行组装。
