固态硬盤的壽命限制主要來自有限數量的寫入-擦除周期,閃存具體能夠擦寫多少次通常還取決于主控所采用的糾錯引擎。

當前我們使用的固态硬盤幾乎都采用了NAND閃存,它是由東芝在1987年發明。閃存依靠保存電荷來記錄數據,我們可以把對閃存的寫入想象為向電池中充電,而擦除過程就是将電池中的電量迅速放光。

閃存單元中的Floating Gate浮栅結構充當了“電池”的角色,它可以被“放電”或者“充電”。依據電壓的不同,閃存就可以表達出電腦二進制0或1。

固态硬盤能夠在電腦關機後繼續保存記憶,關鍵在于位于Floating Gate浮栅下方的Tunnel Layer隧道層。它起到了防止浮栅中電子流失的作用。但長期和反複的讀寫會在閃存隧道氧化物層上産生應力,導緻缺陷的出現。

産生缺陷的隧道氧化物層阻擋電子流失的能力下降,在長期不通電的情況下,閃存單元中的電流流失過多,就會改變其電壓狀态,進而導緻數據在讀取時出錯。

從原理上說,隧道氧化物層的“磨損”是不可逆的,所以固态硬盤終有一死。不過在閃存從平面轉向立體堆疊的過程中,閃存單元的結構也進行了升級。

早在2007年由東芝提出的BiCS三維閃存結構中使用Charge Trap電荷陷阱取代Floating Gate,前者為絕緣體,對電子的保持能力更強,同時允許使用更薄的隧道氧化物層,進而能夠在寫入和擦除時使用相對較低的電壓,減少對氧化物層的“磨損”。

當然,東芝BiCS閃存的優勢還有很多:高密度高容量、更快的寫入速度、高可靠性、低功耗等等。

由東芝推動的閃存技術創新允許将固态硬盤作為數據長期存儲載體,并提供極高的安全性,正常家用無需擔心壽命。

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