[译] SSD 是如何工作的:固态硬盘内部结构与工作原理的动画展示(2020)

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内容提要

固态硬盘(SSD)利用氮化硅存储单元通过电荷捕获技术存储数据,采用二维和三维结构以支持并行读写。每个存储单元可表示多个电荷级别,数据的读取和删除通过控制电荷量实现,从而提高了存储密度和速度,广泛应用于手机和计算机中。

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关键要点

  • 固态硬盘(SSD)利用氮化硅存储单元通过电荷捕获技术存储数据。
  • SSD采用二维和三维结构以支持并行读写。
  • 每个存储单元可表示多个电荷级别,从而提高存储密度和速度。
  • Charge Trap(电荷捕获)是SSD的基本存储单元,使用氮化硅作为绝缘体。
  • 较新的Charge Trap技术可以存储8个或16个电荷级别,表示3bit或4bit。
  • SSD芯片由多个基本存储单元(memory cell)构成,支持数据的读取和删除。
  • 通过control gate控制读取和删除操作,确保数据的准确性。
  • 多个memory cell垂直堆叠形成String结构,多个String水平连接形成Page。
  • String和Page组合成2D存储矩阵,称为Row,支持并行数据传输。
  • 多个Row堆叠形成3D存储模块,称为Block,采用3D-NAND技术。
  • 一个Block的存储能力约为1.5KB,包含3840个memory cell。
  • 真实SSD产品的参数包括Block的高度、宽度和深度,影响存储容量和速度。
  • 行解码器和Page Buffer用于访问任意Page,提升读写效率。
  • 最终SSD芯片由多个Chip Unit封装而成,以提高存储容量。
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