这个被忽视的SSD规格比SATA和NVMe更重要

你已经知道SATA和NVMe的区别——这部分不是问题。问题在于，知道这个区别实际上可能会让你对一项你本不应该自信的购买感到更有信心。真正区分一块好SSD和一块令人失望的SSD的规格并不是接口，而是内部的NAND闪存类型，而大多数买家在购买前从未考虑过检查它。

为什么 SATA 与 NVMe 并不是你应该关注的规格

这些是指存储接口——而不是实际的存储质量

SATA 和 NVMe 基本上是指你的 SSD 与电脑之间的连接方式和通信协议。SATA（串行 ATA）是较旧的标准，与硬盘使用的相同，速度上限约为 600 MB/s。NVMe（非易失性内存快速通道）是一种专为闪存存储设计的新协议。它通过 PCIe 通道连接，速度从低端的 3,500 MB/s 到高端第 5 代驱动器的 14,000 MB/s 不等。

所以 SATA 与 NVMe 实际上只是回答一个问题：数据在你的 SSD 与 CPU 之间传输的速度有多快？它并不能告诉你任何关于存储介质本身的情况——数据实际上被写入和读取的地方。那就是 NAND 闪存发挥作用的地方。

你看，所有的 SSD——无论是 SATA 还是 NVMe——都将数据存储在 NAND 闪存芯片上。这决定了驱动器的可靠性和稳定性、使用寿命，以及在持续工作负载下速度是否能够保持或在前几 GB 数据写入后开始下降。两块驱动器都可能是 NVMe，都在规格表上显示类似的峰值顺序速度，但在实际使用中表现仍可能大不相同——因为其中一块使用的 NAND 质量比另一块更好。

每个 SSD 都使用 NAND 闪存——但不是同一种类型

固态硬盘、NAND存储器和接口
趣味问答挑战

从闪存单元到PCIe通道——看看你对现代固态存储了解多少。

哪种类型的NAND闪存每个单元存储恰好一位数据？

在固态硬盘的上下文中，NVMe代表什么？

在现代笔记本电脑和台式机中，NVMe SSD 最常用的物理形态规格是什么？

高端 PCIe 4.0 NVMe SSD 顺序读取数据的速度大约是多少？

在现代 SSD 制造中，3D NAND 指的是什么？

在 NVMe 成为主流之前，大多数 SATA SSD 设计使用哪种接口协议？

哪种 NAND 类型每个芯片提供最高的存储密度，但通常耐久性最低？

哪一代 PCIe 大约在 2020 年首次在消费级 SSD 中得到广泛采用，其带宽是前一代的两倍？

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摩尔定律并不是固态硬盘价格下降的唯一原因

NAND闪存是一种非易失性存储器，其中数据通过电读写，不涉及任何移动部件。它由数百万个微小的单元组成，这些单元通过捕捉电荷来存储数据。当你向SSD写入数据时，电荷以特定的模式推动到这些单元中，这些模式表示你的数据。当你读取数据时，驱动器测量每个单元的电荷水平，以确定存储了什么内容。

理想情况下，一个单元格应该只包含一位数据。然而，制造商已经找到方法在每个单元格中存储更多的数据。这使得增加固态硬盘的容量同时降低成本成为可能。然而，这也在速度和耐用性方面带来了权衡。因此，了解每个 NAND 单元格配置存储多少数据非常重要，这样你就可以了解其在压力下的总体耐用性和性能。

四种类型的NAND闪存

在撰写本文时，基于每个单元包含的数据位数，NAND闪存主要有四种类型。

SLC（单层单元）每个单元存储一位。这意味着单元要么有电荷，要么没有——两种可能的状态。由于驱动器只需要区分两个电压水平，因此读取和写入的速度非常快且准确。SLC NAND 的寿命极长，每个单元大约可以承受 100,000 次写入循环，并且提供所有类型中最好的性能。缺点是成本——每GB的价格最高，相差悬殊。你只会在企业存储和工业应用中找到它——而不是消费级驱动器。

MLC（多级单元）每个单元存储两位，这意味着有四种可能的电压状态。它仍然快速且耐用——大约 10,000 次写入循环——过去曾是高性能消费级硬盘的标准。但现在它在消费市场上基本上已经消失了。

TLC（三层单元）每个单元存储三位，比特电压总共有八种可能状态。这大大降低了成本，使高容量驱动器以可负担的价格变得可用。其权衡是区分八个电压水平更困难，因此耐久性下降到每个单元大约 1,000-3,000 次写入周期，性能也比 MLC 略低。不过，现代控制器技术在管理 TLC NAND 方面表现良好。

QLC（四级单元）每个单元存储四位数据，并具有十六个电压状态。这是当前主流消费级驱动器中最密集的选项，你会在许多预算型和大容量SSD中找到它。然而，耐久性受到极大影响，这些驱动器的写入周期仅为100-1,000次，并且在高负载工作时，持续写入性能可能明显下降。

从技术上讲，TLC 和 QLC 都是 MLC 类型，因为 M 代表“多”，而不一定是“二”。所以一些制造商写 3 位 MLC 来表示 TLC，而 4 位 MLC 来表示 QLC。

你实际上应该购买哪种NAND类型？

用例证明了使用NAND类型是合理的

在实际应用中，SLC 和 MLC 对于消费者买家来说已经成为历史。如今的选择是 TLC 或 QLC。

当出现以下情况时，QLC 是一个合理的选择：

• 你正在将该驱动器用作辅助存储——游戏库、媒体存档或备份驱动器
• 你大多数是在读取它，而不是不断地写入它
• 你正在购买一块高容量硬盘（4TB以上），TLC 选项的价格明显更高

同时，在以下情况下值得支付TLC费用：

• 这是你的操作系统驱动器或主要工作驱动器
• 你经常进行大型文件传输——视频编辑、摄影、移动大型档案
• 你经常安装和更新游戏
• 你只是希望驱动器能够稳定运行，而不必考虑缓存限制

对于大多数人来说，如果购买1TB或2TB的NVMe作为主要驱动器，QLC和TLC选项之间的价格差异足够小，因此TLC显然是更好的选择。

尽管规格令人印象深刻，QLC驱动器为何仍可能让人失望

预算型 NVMe 驱动器上标注的 6,000 MB/s 数字在技术上是准确的——但这只是因为一种叫做伪 SLC 缓存（pSLC）的技巧。驱动器的做法是临时将数据以每个单元仅使用一位的方式写入 QLC 存储单元，就像 SLC NAND 一样，以达到这些高速。一旦缓存填满，驱动器就会回到原生写入 QLC 单元，性能会大幅下降。

我还应该提到，这个缓存不是固定大小的，而是动态的——随着硬盘的填充而缩小。一个2TB的QLC硬盘在几乎空的时候可能有400GB的pSLC缓存。当硬盘使用到75%时，同样的缓存可能会降到24GB。所以硬盘使用得越多，持续写入性能就越差。

TLC 驱动器也使用相同的缓存技巧，但其底层的原生写入速度大约比 QLC 快 10 倍。所以当 TLC 缓存用完时，并不会感觉像是掉下悬崖一样。

在购买 SSD 之前检查 NAND 类型

SATA 与 NVMe 确实有区别，但这是性能上限的差别。NAND 类型才决定了你的驱动器是否真如包装上标注的那样。购买前检查大约多花 30 秒——这可能是你整个购买过程中最有用的 30 秒。