固態(tài)硬盤(pán)，或者說(shuō)閃存技術(shù)就是在各種技術(shù)中脫穎而出的那個(gè)勝者，它不是效率最高的那個(gè)，但卻是性?xún)r(jià)比比較高同時(shí)適用場(chǎng)景相對(duì)廣泛的一個(gè)技術(shù)。

那下面我們就來(lái)聊聊現(xiàn)在廣泛使用的最新技術(shù)，也是購(gòu)買(mǎi)儲(chǔ)存設(shè)備的第一選擇 —— 固態(tài)硬盤(pán)（SSD）。

說(shuō)到固態(tài)硬盤(pán)，大家對(duì)于它的第一印象應(yīng)該都差不多，那就是快和貴。固態(tài)硬盤(pán)貴自有貴的道理，它技術(shù)原理上保證了速度與容量上限會(huì)不斷刷新，同時(shí)擺脫了機(jī)械結(jié)構(gòu)，不會(huì)像機(jī)械硬盤(pán)那樣晃一下數(shù)據(jù)爆炸，還能做進(jìn)小型化和各種奇奇怪怪形態(tài)的設(shè)備上。

雖然比起機(jī)械硬盤(pán)，現(xiàn)在固態(tài)硬盤(pán)仍然比較貴。但隨著固態(tài)硬盤(pán)價(jià)格不斷走低，以后它始終會(huì)成為我們的主力儲(chǔ)存設(shè)備，機(jī)械硬盤(pán)只能退而其次成為擔(dān)任倉(cāng)庫(kù)盤(pán)的角色，甚至不會(huì)再出現(xiàn)在我們電腦里（現(xiàn)在很多人的筆記本已經(jīng)是這樣子了），就像現(xiàn)在磁帶的現(xiàn)狀（20 后或者 30后的孩子們以后可能會(huì)奇怪地問(wèn)我們，為什么以前的人們要把數(shù)據(jù)放在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的盤(pán)上）。

到了今年，也許我們閉著眼睛買(mǎi)固態(tài)硬盤(pán)，也不會(huì)有太差的體驗(yàn)，但固態(tài)硬盤(pán)作為一個(gè)新型儲(chǔ)存設(shè)備，大多相關(guān)技術(shù)和參數(shù)對(duì)大眾來(lái)講比較高深和新穎，坑還是蠻多的。我們更要仔細(xì)了解一下固態(tài)硬盤(pán)的原理，工作方式，還有如何查看它的實(shí)際性能，幫助我們理解接下來(lái)實(shí)際去購(gòu)買(mǎi)和使用的部分。

固態(tài)硬盤(pán)的歷史

通常人們以?xún)?chǔ)存讀取部分有沒(méi)有活動(dòng)的機(jī)械部件，來(lái)區(qū)分固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)，下面出現(xiàn)的設(shè)備都滿(mǎn)足這個(gè)條件。
如果我們自己買(mǎi)過(guò) M.2 固態(tài)硬盤(pán)或者拆過(guò)固態(tài)硬盤(pán)外殼的話(huà)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)里面有很多一個(gè)一個(gè)的顆粒，這些儲(chǔ)存顆粒就是固態(tài)硬盤(pán)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的地方。說(shuō)起來(lái)有點(diǎn)神奇，而這些儲(chǔ)存顆粒誕生的基礎(chǔ) —— 浮柵晶體管（MOSFET）和非易失性?xún)?chǔ)存器（NVM，像是 EEPROM 這類(lèi)的都是非易失性?xún)?chǔ)存器）甚至比機(jī)械硬盤(pán)出現(xiàn)的更早，只不過(guò)機(jī)械硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)和原理注定了它開(kāi)始階段能發(fā)展得更快。

最早使用非易失性?xún)?chǔ)存器儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的裝置可以追溯到 1950 年，還記得機(jī)械硬盤(pán)歷史上最著名的廠商IBM 嗎，這次首先應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的還是它（真的牛啤，我查了下 1950-1999 年 IBM 儲(chǔ)存相關(guān)的專(zhuān)利，占了全球的 10% 以上）。那個(gè)時(shí)候甚至有兩種技術(shù)同步發(fā)展：磁芯儲(chǔ)存器和卡式只讀儲(chǔ)存器。

磁芯儲(chǔ)存器的原理簡(jiǎn)單粗暴，把磁性材料制作成的小圈通過(guò)電線(xiàn)串起來(lái)排成陣列，每個(gè)小圈都可以磁化或者去磁，代表了 0 和 1，計(jì)算機(jī)就可以通過(guò)讀取導(dǎo)線(xiàn)電壓或者給導(dǎo)線(xiàn)輸送電壓，改變某個(gè)特定小圈的磁性來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存讀取數(shù)據(jù)。

更絕的是它的組裝真就是手工，由女性工人使用顯微鏡手動(dòng)穿線(xiàn)（有我們這邊穿珠子兼職那味了）。之前 NASA 登月 50 年的時(shí)候，國(guó)內(nèi)瘋狂報(bào)道阿波羅衛(wèi)星軟件編程真的是「編織」出來(lái)的，指的就是磁芯儲(chǔ)存器（阿波羅上面的約 32KB）。

至于，另外一個(gè)卡式只讀儲(chǔ)存器（CCROS，好像沒(méi)有正式中文名）原理就更簡(jiǎn)單了，可以想象成是一堆打孔鐵片疊在一起。

用專(zhuān)門(mén)的機(jī)器把編好的程序等等按照特殊的編碼方式在鐵片上打孔，然后交給計(jì)算機(jī)就能讀取，這里就可以看出來(lái)數(shù)據(jù)是沒(méi)有辦法修改的，想要改數(shù)據(jù)只能重新找個(gè)新的鐵片去打孔。這兩個(gè)技術(shù)原理和制造實(shí)在是不太適合發(fā)展，所以在我們第一章提到的磁鼓儲(chǔ)存器出來(lái)之后就迅速被淘汰了。

他倆的淘汰其實(shí)跟真空管時(shí)代結(jié)束是一起的，之前計(jì)算機(jī)是用真空管 —— 把電路封裝在玻璃管里形成二極管/三極管等等，然后用它們來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)最基礎(chǔ)的與（A 和 B）或（A 或 B）非（非 A 非 B）門(mén)，第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)就是這樣出現(xiàn)的。和真空管時(shí)代結(jié)束后就來(lái)到了我們現(xiàn)在很熟悉的半導(dǎo)體時(shí)代，半導(dǎo)體時(shí)代的計(jì)算設(shè)備干的還是真空管時(shí)代計(jì)算設(shè)備的那些判斷，不過(guò)真空管變成了半導(dǎo)體制作的浮柵晶體管，由于半導(dǎo)體晶體管可以通過(guò)「生長(zhǎng)」快速巨量制造出來(lái)，而且理論上可以做到非常小，比如現(xiàn)在我們所說(shuō)的 5nm 納米 CPU 工藝，就是可以把一個(gè)晶體管里的溝道長(zhǎng)度做到 5 納米大小，所以才會(huì)有我們現(xiàn)在的算力大爆炸（詳細(xì)的原理我們下面原理部分會(huì)介紹）。

現(xiàn)在還用真空管的，基本上就只剩下 HiFi 發(fā)燒友們玩的功放了（在廣東真空管又叫做膽，膽機(jī)就是這樣來(lái)的），而半導(dǎo)體和 1959 年在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的晶體管幾乎是現(xiàn)在所有數(shù)碼設(shè)備的基礎(chǔ)，儲(chǔ)存設(shè)備也不例外，接下來(lái)出現(xiàn)的技術(shù)和設(shè)備都是使用半導(dǎo)體的了。

固態(tài)硬盤(pán)的前身：Bulk Core

時(shí)間來(lái)到了 1976 年，一家名為 Dataram的名字很直白的公司推出了 Bulk Core 這個(gè)很多人認(rèn)為是第一個(gè)固態(tài)硬盤(pán)的設(shè)備，一個(gè) 41 厘米長(zhǎng)床頭柜那么大的箱子，號(hào)稱(chēng)比機(jī)械硬盤(pán)快 1 萬(wàn)倍，由 8 個(gè) 256KB 的單元組成 2MB 的容量，最重要的是這些單元使用了半導(dǎo)體來(lái)制作內(nèi)存模塊。

其實(shí)在它出現(xiàn)之前也有電可變儲(chǔ)存器和其他幾種半導(dǎo)體儲(chǔ)存技術(shù)出現(xiàn)，基本都是各家自己研制然后用到自己的超級(jí)計(jì)算機(jī)上。但這些都不屬于可以量產(chǎn)的級(jí)別，而且價(jià)格貴到離譜。

即使放到 76 年后固態(tài)硬盤(pán)的價(jià)格也不是一般公司能夠承受得起的，Bulk Core 價(jià)格查不到，但是同時(shí)期推出的給 IBM 大型機(jī)使用的 STC4305（它用來(lái)儲(chǔ)存的技術(shù)和我們現(xiàn)在相機(jī)的成像原理很像），45MB 售價(jià) 40 萬(wàn)美元，相當(dāng)于現(xiàn)在的 167 萬(wàn)美元（dollar times，2021），在那個(gè)年代買(mǎi)家公司給自己打工幾十年都?jí)蛄?，大家自己仔?xì)品品。

在 ROM 出來(lái)之前大部分固態(tài)都是使用 RAM（也就是我們今天運(yùn)行內(nèi)存那種）保存數(shù)據(jù)的，需要電池來(lái)維持?jǐn)?shù)據(jù)，斷電之后數(shù)據(jù)便會(huì)丟失。

固態(tài)儲(chǔ)存設(shè)備的基石：浮柵晶體管/（只讀）儲(chǔ)存器 ROM

半導(dǎo)體和晶體管可以說(shuō)是現(xiàn)在整個(gè)電子世界的基石，而浮柵晶體管其實(shí)是 1967 年由亞洲人發(fā)明的，分別是韓裔美國(guó)工程師 Dawon Kahng（姜大元）與華裔美國(guó)工程師 Simon Min Sze（施敏）。

關(guān)于浮柵晶體管的原理和結(jié)構(gòu)我們會(huì)在下面介紹，浮柵晶體管也是半導(dǎo)體晶體管的一種，它之所以和現(xiàn)在 CPU 使用的晶體管區(qū)別開(kāi)來(lái)，并且適用于儲(chǔ)存設(shè)備，是因?yàn)樗桓唠娮璨牧习鼑慕Y(jié)構(gòu)特性，可以讓其中包含的電荷在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持不變，注意這個(gè)很長(zhǎng)一段時(shí)間指的是以 10 年以上。

姜大元和詩(shī)敏不僅發(fā)明了浮柵晶體管，而且提出了實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景 —— 利用浮柵組成的儲(chǔ)存單元制作出只讀儲(chǔ)存器（EPROM）。

我們現(xiàn)在常見(jiàn)的 ROM 其實(shí)就是只讀儲(chǔ)存器（Read-Only-Memory）的縮寫(xiě)，EP 指的是可擦除（Erasable）可編程（Programmable）。也就是說(shuō)它可以通過(guò)高電壓的設(shè)備把數(shù)據(jù)放進(jìn)浮柵晶體管儲(chǔ)存單元里，之后就沒(méi)辦法修改了，所以說(shuō)是只讀。而可擦除則是利用強(qiáng)紫外線(xiàn)來(lái)直接把浮柵晶體管里面的電荷都放跑，這樣就達(dá)到了擦除的效果，之所以只能用紫外線(xiàn)，是因?yàn)楦啪w管本身被高電阻材料包圍，很難用電去「吸」出里面的電荷。

后來(lái)人們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)明了 EEPROM，也就是我們接下來(lái)介紹的閃存 Flash 的前身。它多出來(lái)的這個(gè)代表電（Electric），指的是這個(gè) ROM 可以被高電壓擦除（電子隧穿效應(yīng)，下面會(huì)詳細(xì)介紹），然后重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)，這個(gè)基本就是 1980 年代后的事情了。

說(shuō)個(gè)我們小時(shí)候，現(xiàn)在年輕人可能碰不到的例子：游戲機(jī)的卡帶，比如我小時(shí)候玩的任天堂 GBA 的卡帶，拆開(kāi)就會(huì)發(fā)現(xiàn)里面有一塊黑黑的一坨東西，或者一大塊黑黑的芯片，那個(gè)就是裝著游戲本體的 EPROM，而另外小的一塊用來(lái)寫(xiě)入存檔的就是 EEPROM（有時(shí)候也會(huì)合并到那一大坨黑黑東西里面）。

以前我們老是覺(jué)得玩游戲存檔速度要存到天荒地老，就是因?yàn)?以前 EEPROM 技術(shù)限制只能單字節(jié)擦除和寫(xiě)入，這個(gè)速度寫(xiě)個(gè)存檔可以想象速度想快也快不起來(lái)。

同時(shí)因?yàn)?EEPROM 和 EPROM 其實(shí)都是同一種浮柵晶體管，受到強(qiáng)紫外線(xiàn)照射會(huì)把儲(chǔ)存器清空，而陽(yáng)光里面最不缺的就是紫外線(xiàn)，所以以前我們老是發(fā)現(xiàn)卡帶放久了就會(huì)「掉檔」（有過(guò)掉檔重玩的痛苦記憶的同學(xué)可以留個(gè)評(píng)論哈哈），就是因?yàn)榉糯鏅n的 EEPROM 里面電荷都被陽(yáng)光（通常幾個(gè)星期）或者室內(nèi)的熒光燈（可能要幾年）曬跑了。

這兩項(xiàng)儲(chǔ)存器先天結(jié)構(gòu)就優(yōu)于當(dāng)時(shí)的機(jī)械硬盤(pán)，單從速度方面也比當(dāng)時(shí)的機(jī)械硬盤(pán)快幾十倍，所以當(dāng)時(shí)一些固態(tài)儲(chǔ)存公司開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，比如我們現(xiàn)在常見(jiàn)的閃迪就是這個(gè)時(shí)候進(jìn)入市場(chǎng)的。英特爾也開(kāi)始研發(fā)閃存，同時(shí)用固態(tài)給處理器加速（現(xiàn)在傲騰加速條系列也保留著那個(gè)時(shí)候的基因），很多人還開(kāi)始給自己的個(gè)人電腦配上了固態(tài)（不是用來(lái)儲(chǔ)存，太貴了，只用來(lái)加快電腦運(yùn)行）。

這個(gè)時(shí)候的固態(tài)硬盤(pán)其實(shí)已經(jīng)有進(jìn)入民用的條件，1980 年 256KB 的固態(tài)儲(chǔ)存才 1000 美元左右（折合現(xiàn)在 3000 美元），按照當(dāng)時(shí)的電腦價(jià)格來(lái)講并沒(méi)有到離譜的程度。

用到現(xiàn)在的成熟技術(shù)：閃存 Flash
1980 年，在東芝工作的日本科學(xué)家 Fujio Masuoka（舛岡富士雄）在 EEPROM 基礎(chǔ)上發(fā)明了閃存。這位科學(xué)家也是個(gè)牛人，EEPROM 的前身 SAMOS 儲(chǔ)存器也是他發(fā)明的，閃存應(yīng)用之后，他的團(tuán)隊(duì)還發(fā)明了第一個(gè) 3D 晶體管（GAAFET），優(yōu)勢(shì)是可以在 7 納米以下的尺寸工作，直到現(xiàn)在 3 納米 GAAFET 還是世界上最小的納米電子器件，2021 年都還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這位牛人可謂是包圓了固態(tài)儲(chǔ)存領(lǐng)域。

實(shí)際上 NOR 和 NAND 閃存都是舛岡富士雄先后（1980,1986）發(fā)明出來(lái)的，但他的發(fā)明在東芝卻不被重視，還要自己拿著樣品去參加 IEEE 大會(huì)，引起了轟動(dòng)后被英特爾注意到才大力研發(fā)，甚至發(fā)明 NAND 閃存后只有幾百美元獎(jiǎng)金和一個(gè)閑職，這也導(dǎo)致了后來(lái)富士雄 2006 年起訴東芝，獲得百萬(wàn)美元賠償?shù)慕Y(jié)果。

作為發(fā)明公司，東芝是第一個(gè)開(kāi)始賣(mài)閃存固態(tài)的，1987 年推出了他們的第一款商用 NAND 閃存，1988 年英特爾推出了第一款商用的 NOR 閃存，但東芝不受重視的態(tài)度讓它基本沒(méi)有市場(chǎng)，英特爾則靠著相關(guān)技術(shù)霸占市場(chǎng)，獲得了幾十億美元的利潤(rùn)。

閃存分為兩個(gè)類(lèi)型，平時(shí)我們或許聽(tīng)過(guò) NAND 和 NOR 閃存就是指這兩個(gè)類(lèi)型，從名字就可以看出它們是用原理對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)來(lái)命名的，具體原理下面會(huì)講。簡(jiǎn)單來(lái)講就是之前那些 ROM 必須完全擦除才能重寫(xiě)，速度又慢又浪費(fèi)壽命，而閃存可以做到按塊/頁(yè)進(jìn)行擦除，寫(xiě)入和讀取，而且可以做到很快速的擦除，閃存的名字是按照發(fā)明者同事的建議命名的，擦除過(guò)程就是像閃光燈一樣迅速，所以叫做閃存。閃存就是為了「更快」而誕生的。

從結(jié)構(gòu)上看，這兩款閃存的區(qū)別是：

NAND 閃存單元體積比較小，所以密度更高，同樣成本可以做到更大容量，同時(shí)按塊方式讓擦寫(xiě)讀取速度都很快，擦寫(xiě)壽命也比較長(zhǎng)；缺點(diǎn)是必須按照塊來(lái)擦寫(xiě)，也沒(méi)有真正的隨機(jī)訪問(wèn)能力，也可靠性相對(duì)較低。

NOR 閃存單元體積比較大，容量就很小，擦寫(xiě)速度非常慢，但讀取速度很快?？梢园醋止?jié)為單位提供真正的隨機(jī)訪問(wèn)能力，這意味著它可以就地執(zhí)行代碼（不用把代碼搬到運(yùn)行內(nèi)存），可靠性也比較高，也因?yàn)槿绱瞬翆?xiě)壽命比較短。

從這兩個(gè)閃存類(lèi)型可以看出，NAND 容量大讀寫(xiě)都快的特點(diǎn)適合做大容量?jī)?chǔ)存，事實(shí)上我們現(xiàn)在的固態(tài)硬盤(pán)基本都是 3D NAND 閃存；而 NOR 可以就地執(zhí)行代碼和真正隨機(jī)訪問(wèn)的能力，加上很快的讀取速度就非常適合用來(lái)裝程序文件，比如主板上的 BIOS 通常就是 NOR 閃存。這兩個(gè)類(lèi)型和它們的詳細(xì)區(qū)別在下面都會(huì)詳細(xì)介紹。

從這里開(kāi)始就是我們熟悉的固態(tài)儲(chǔ)存世界了，閃存單元能做到在微觀尺寸正常工作，意味著只要工藝一直提升，（物理極限下）同體積容量就能夠做到越來(lái)越大。1991 年閃迪為 IBM 研發(fā)了世界上第一個(gè) 2.5 寸閃存固態(tài)硬盤(pán)，20MB 容量只要 1000 美元；之后 10年固態(tài)硬盤(pán)容量迅速突破 GB 級(jí)，1996 年 ATTO SiliconDisk II 就達(dá)到了 1.6GB，2000 年 E-Disk ATE35 3.5 寸固態(tài)硬盤(pán)就有 19GB 可選，2003 年就有 TB 級(jí)別的系統(tǒng)，接下來(lái)就是我們熟知的大公司入場(chǎng)，各種合并收購(gòu)，形成現(xiàn)在的局面了。

雖然價(jià)格是一大阻礙，但相比脆弱的機(jī)械硬盤(pán)，可靠的固態(tài)硬盤(pán)在軍用，商用和民用領(lǐng)域都發(fā)展非常迅速，價(jià)格也從之前的天價(jià)迅速降到現(xiàn)在 1G 不足 1 塊錢(qián)。

固態(tài)硬盤(pán) SSD 的結(jié)構(gòu)和原理
我在前面就給大家談到，現(xiàn)在固態(tài)硬盤(pán)大部分都是用 3D NAND 閃存顆粒（我們常常聽(tīng)說(shuō)的 SLC/MLC/TLC/QLC 什么的就是不同工作模式下的閃存顆粒），閃存顆粒其實(shí)就是很多很多浮柵晶體管制成的儲(chǔ)存單元，所以在這個(gè)小節(jié)我們會(huì)從浮柵晶體管的原理講起，帶你從頭到尾了解固態(tài)硬盤(pán)的工作原理，不過(guò)不同于機(jī)械硬盤(pán)擁有直觀的機(jī)械結(jié)構(gòu)，固態(tài)硬盤(pán)的工作基本上都發(fā)生于納米級(jí)別的微觀世界，甚至是基于量子力學(xué)的工作原理，會(huì)比機(jī)械硬盤(pán)難理解一點(diǎn)，想要了解的同學(xué)們一定要有耐心一點(diǎn)。

在進(jìn)一步介紹固態(tài)硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)和原理之前，我們先來(lái)了解一下固態(tài)儲(chǔ)存器的幾個(gè)分類(lèi)。

易失性和非易失性?xún)?chǔ)存器

從名字應(yīng)該就可以看到它倆的區(qū)別，雖然都是把比特信息儲(chǔ)存在電容器和晶體管組成的儲(chǔ)存單元里，都是用晶體管里面的電荷多少來(lái)代表 1 和 0，但是易失性?xún)?chǔ)存器一旦斷電儲(chǔ)存單元上面的信息就會(huì)很快丟失，而非易失性?xún)?chǔ)存器即使斷電也能保存授權(quán)單元上面的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單來(lái)講就是斷電丟不丟數(shù)據(jù)的區(qū)別。

因?yàn)橐资詢(xún)?chǔ)存器的晶體管不像非易失性?xún)?chǔ)存器那樣，有高電阻材料去留住電荷，需要高電壓還有量子隧穿效應(yīng)來(lái)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，所以它工作需要的電壓更低（通常在 1-2V 左右）并且讀寫(xiě)速度更高。我們常見(jiàn)的內(nèi)存條 RAM 就是一種易失性?xún)?chǔ)存器，如果我們對(duì)好的內(nèi)存條跑分，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的讀寫(xiě)時(shí)間是在納秒級(jí)別，而且讀寫(xiě)速度幾十 GB/S 以上，比固態(tài)硬盤(pán)之類(lèi)非易失性?xún)?chǔ)存器的性能好上一個(gè)量級(jí)。

這也解答了很多人為什么不用內(nèi)存來(lái)做固態(tài)硬盤(pán)的疑問(wèn)，因?yàn)椴粐?yán)格來(lái)講正是因?yàn)椤敢资А顾圆拧缚臁?。非易失性?xún)?chǔ)存器我們上面也講到了，浮柵晶體管的特性讓它即使斷電也能將數(shù)據(jù)保存 10 年以上，但多出來(lái)的一層高電阻材料讓非易失性?xún)?chǔ)存器讀寫(xiě)速度和隨機(jī)讀寫(xiě)能力比起易失性?xún)?chǔ)存器就要差上不少，這也是為啥現(xiàn)代計(jì)算機(jī)需要用運(yùn)行內(nèi)存作為儲(chǔ)存器和 CPU 之間的「橋梁」，因?yàn)橐资詢(xún)?chǔ)存器擁有納秒級(jí)別的隨機(jī)讀寫(xiě)能力，讓它更能跟上 CPU 思考的速度提供數(shù)據(jù)，免得 CPU 沒(méi)有數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，只能干等。

有關(guān)于隨機(jī)讀寫(xiě)能力的重要性，還有內(nèi)存條等易失性?xún)?chǔ)存器等詳細(xì)的結(jié)構(gòu)工作原理，會(huì)在接下來(lái)其它儲(chǔ)存設(shè)備的部分講解。

固態(tài)硬盤(pán)的基礎(chǔ)：NAND/NOR Flash 閃存

在機(jī)械硬盤(pán)部分，我們報(bào)廢了一個(gè)機(jī)械硬盤(pán)才能看到它里面的結(jié)構(gòu)，而固態(tài)硬盤(pán)就簡(jiǎn)單多了，特別是現(xiàn)在的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)，直接就能看到所有的硬件結(jié)構(gòu)。

別看電路板什么的，看起來(lái)很復(fù)雜，但其實(shí)主要部件就兩個(gè) —— 用來(lái)放數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存顆粒和用來(lái)控制數(shù)據(jù)的主控芯片，有些固態(tài)可能還會(huì)有一個(gè)緩存 DRAM 顆粒。

先來(lái)說(shuō)說(shuō)放數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存顆粒，現(xiàn)在固態(tài)硬盤(pán)絕大部分都是 NAND 閃存，可以說(shuō)現(xiàn)代設(shè)備能存點(diǎn)什么數(shù)據(jù)，那基本上離不開(kāi)它。而 NAND 閃存的基本存儲(chǔ)單元就是浮柵晶體管，我們常見(jiàn)的顆粒就是大量的它疊起來(lái)的。

閃存最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)：浮柵晶體管

我們先來(lái)看一個(gè)最簡(jiǎn)單的平面浮柵晶體管截面結(jié)構(gòu)圖，浮柵晶體管還有其它幾種類(lèi)型，我會(huì)放在后面文章簡(jiǎn)單提及一下：

為了方便大家理解，這里同時(shí)放上每個(gè)組成部分使用的材料，可以看到浮柵晶體管有一個(gè)硅底座（我們叫它 P- ），左右分別用銅制作的端點(diǎn)來(lái)向另一種硅材料制成的 N級(jí)施加電壓和檢測(cè)電壓，以讀取中間儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)的電荷量，所以我們叫它們 N+ 源（左邊，加檢測(cè)電壓時(shí)電子從這邊流入）和 N+ 漏（右邊如果導(dǎo)通，電子從這邊漏走到檢測(cè)電路），由于它倆是對(duì)稱(chēng)的，所以源和漏極可以互換。

中間則是利用特殊工藝制作的儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)，在硅底座上面「生長(zhǎng)」出一塊完全絕緣的二氧化硅，然后通過(guò)另一種特殊工藝在中間生成可以?xún)?chǔ)存電荷的材料，比如多晶硅或者其它金屬。然后在整個(gè)結(jié)構(gòu)的頂上再加一層銅做的控制級(jí)（用來(lái)加寫(xiě)入電壓）。

頂上這層就叫做控制柵，而儲(chǔ)存電荷的材料就叫做浮柵。之所以叫浮柵，因?yàn)樗钦麄€(gè)被二氧化硅包裹的，像是浮在水里面一樣，如果有電子跑進(jìn)了浮柵，在不施加高電壓的情況下，由于周?chē)际墙^緣材料，它是跑不了的，所以電子在里面能夠保存數(shù)十年。順便一講運(yùn)行內(nèi)存 RAM 這些斷電就沒(méi)數(shù)據(jù)的顆粒，結(jié)構(gòu)也和這個(gè)類(lèi)似，就是少了中間的浮柵而已，至于為什么不弄我們放到其它儲(chǔ)存設(shè)備那部分講。

看到這里你已經(jīng)把機(jī)械硬盤(pán)，結(jié)構(gòu)原理相關(guān)的內(nèi)容都學(xué)得差不多了，實(shí)際上固態(tài)硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)原理部分涉及到的知識(shí)，甚至比我介紹要復(fù)雜得多。