SSD的闪存介质与物理结构

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| 层级 | 含义 |
| Cell | 一个 NAND 存储单元,通常是一个浮栅/电荷俘获晶体管 |
| String | 多个 Cell 串联形成一条 NAND String |
| Page | 多条 String 中同一条 Word Line 上的单元组成 Page,是读/写的基本单位 |
| Block | 多个 Page 组成 Block,是擦除的基本单位 |
| Plane | 多个 Block 组成一个 Plane,Plane 有独立的部分外围电路 |
| Die | 一个 NAND 晶粒,内部包含一个或多个 Plane |

1. NAND Flash

**定义:**NAND 型非易失性闪存,靠浮栅层俘获电子存储数据,断电数据不丢失,是 SSD 的核心存储介质。

(江波龙NAND Flash颗粒)

2. Cell(存储单元)

**定义:**NAND 最小物理存储单位,即单个浮栅 / 电荷捕获晶体管,通过电子数量对应二进制数据。

3. SLC / MLC / TLC / QLC / PLC

定义:单单元比特数分级,分别存储 1/2/3/4/5bit 数据;从左到右密度递增、成本递减、寿命递减、误码率递增。

SLC/MLC/TLC/QLC/PLC 物理上都是一个浮栅晶体管 。注意:电子数量 ↔ 阈值电压(Vth)

浮栅无俘获电子 = 擦除态 = 逻辑 1

浮栅俘获大量负电子 = 编程态 = 逻辑 0

写入(编程)本质:通过隧穿把电子 "充进" 浮栅;擦除是把电子从浮栅 "抽走放电"

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| 类型 | bit/cell | 状态数 | 成本 | 速度 | 寿命 | 适合场景 |
| SLC | 1 | 2 | 最高 | 最快 | 最长 | 工业、车规、企业级缓存 |
| MLC | 2 | 4 | 高 | 快 | 长 | 高端 SSD、企业级存储 |
| TLC | 3 | 8 | 中 | 中 | 中 | 主流消费 SSD、手机、U 盘 |
| QLC | 4 | 16 | 低 | 慢 | 短 | 大容量、低成本、读多写少 |
| PLC | 5 | 32 | 最低 | 最慢 | 最短 | 未来超大容量冷数据存储 |

4. 3D NAND

定义:垂直堆叠存储单元的第三代 NAND 技术,替代平面 2D NAND,大幅提升容量密度、降低单位成本。主流为 200 层 +,代表架构如三星 V-NAND、铠侠 BiCS、长江存储 Xtacking。

5. Floating Gate(浮栅型)/ Charge Trap(电荷捕获型)

定义:两种存储电子的物理结构:

  • 浮栅:多晶硅导电层存储电子,传统 2D NAND 主流
  • 电荷捕获:氮化硅绝缘层捕获电子,3D NAND 主流,可靠性更高

6. String(存储串)

定义:几十个 Cell 首尾串联组成的最小电路单元,3D NAND 中为垂直柱状结构。

7. Page(页)

定义 :NAND最小读写单位,同一字线横跨所有 String 的 Cell 集合;主流容量16KB/32KB/64KB,只能整页读写,无法单字节修改。

8. Block(块)

定义 :NAND最小擦除单位 ,由 256/512/1024 个 Page 组成;擦除只能整块执行,无法单页擦除。

9. Plane(平面)

定义:Die 内部独立存储分区,自带独立读写控制电路,多 Plane 可并行执行操作。

10. Die(晶粒 / 裸片)

定义:从硅晶圆切割下的完整存储芯片,内含多个 Plane/LUN + 外围控制电路,是独立完成存储功能的最小完整单元。

11. LUN(逻辑单元号)

定义:Die 内部可独立寻址、独立执行命令的最小单元,1 个 Die 可包含 1/2 个 LUN。

12. Wafer(晶圆)

定义:制作 NAND 的圆形硅片,一片晶圆可切割出数千颗 Die。

13. Program Disturb(编程干扰)

定义:对某一页写入时,高压会轻微影响同一块内其他未选中页的电子,导致数据缓慢偏移。

14. Read Disturb(读干扰)

定义:反复读取某一页时,会轻微干扰同一块内其他页的电子,长期可导致数据错误。

15. Erase Fail / Program Fail

定义:擦除失败 / 编程失败,指 Block 无法完成擦除或写入操作,是坏块的核心判定标准。