4.8 消费级SSD断电保护依然不普及 - 再度重拳出击，十六款240/256GB固态硬盘2014年度横评

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4.8 消费级SSD断电保护依然不普及

每次计算机把数据写入到SSD时会数据先写入到内部的缓存当中在写入到NAND里面，现在SSD的缓存基本都是DRAM，当遇到浪涌或者断电的话里面的数据会完全丢失，如果SSD支持掉电保护功能的话就可以有效保护这些数据。

美光在M500时宣传它支持断电保护技术，但是在前段时间被Anandtech指出美光的消费级SSD其实并不是完全支持这一功能，只是静态数据是被保护了的，官方的宣传其实是对消费者的误导。

上图是M500发布时美光宣传的断电保护技术说明，他们在SSD上使用了大量电容以防止意外断电导致数据丢失。（其实使用钽电容还是常见的电解电容也是厂商的一个宣传点，多数SSD上通常使用电容更大的电解电容，有些厂商则会宣传钽电容的好处，虽然钽电容电气性能更好，但是需要的数量比较多才行，这是另一个话题。）

左边的是M500DC，中间的是MX100，右边的是M600

美光的企业级硬盘M500DC上使用的是大量钽电容，但消费级SSD使用的是陶瓷电容，这其中肯定有差别，一般认为消费级SSD也是有断电保护技术的，只不过不如企业级SSD那般强大罢了。

在Anandtech的MX100评测中，作者原本认为它也是有完整的断电保护技术的，但他错了，一旦出现意外断电情况，MX100实际上只能保证静态数据是正确的，运行中的的数据是会损失的，包括内存缓冲器中的数据。也就是说，MX100、M550和M500实际上并没有断电保护技术。

这意味着什么？Anandtech用了大段技术文字解释断电保护技术的实质，这又要涉及到NAND闪存的工作原理了，说起来话就长了，有兴趣的可以看看我们之前做过的NAND原理介绍。

我们知道MLC闪存中每个cell单元可以存储2个数据，分别叫做上页（upper page）、低页（lower page），如果是TLC闪存，中间还有个中页（middle page），注意这里的page不要跟我们通常说的闪存页面混淆了，后者是指NAND闪存写入数据的最小单位，通常是16KB。

MLC闪存的编程（Program，写入数据的过程）过程是通过分别对上页、低页编程这两步才完成的，其中下页编程过程本质上跟SLC闪存编程是一样的，如果下页是“1”位，那么cell单元就被认为是空的，可以写入数据，如果下页是0，那么就会提升阈电压直到变成“1”位（NAND写入数据过程中需要数千伏的电压击穿氧化层让电子通过）。

一旦下页编程完了，上页也就是第二位也可以开始编程了，这一步可以通过调整合适的cell电压来完成。由于下页已经编程完了，因此上页的输出实际上已经确定了，比如下页编程到0，那么上页编程可能的输出结果就只有10或者00两种。

MLC使用两步编程主要是为了减少浮栅极耦合，也是cell to cell界面，在这么一个狭小的空间内，临近cell单元之间会互相产生电容耦合作用，耦合作用的强度取决于cell单元的电荷，从空到00状态可能会存在大量电荷，这可能导致错误的位值。

上面这个图应该会让你理解具体的编程算法。简单来说，临近cell单元的的下页是首先编程的，因为下页拥有更大的电压分布，这意味着临近cell单元的上页编程完成之后，耦合层中的电荷并不足以警示下页的的电位状态。

说了这么多理论技术之后，现在可以继续谈美光的断电保护技术了。如果是在上页编程的过程中意外断电，cell单元中的下页电位信息就会丢失，因为下页、上页的的编程过程不是必须按顺序完成的，下页的数据可能写入的更早，并被认为是静态数据（已经保存的数据），因此意外的断电可能导致数据出错，而电容的功能就是确保下页数据正确（其实这一句话就可以解释上面的问题了啊）。任何进行中的上页编程都不会完成，而内存缓冲器中的数据也会丢失，但原有的数据是安全的。

其实要真的做到在掉电时把缓存中的数据都写入到NAND中，M500这样的一排陶瓷电容是不够的，企业级SSD多数使用多颗钽电容增加电容量或者更直接的使用更大容量的电解电容，更甚者的直接内置小型电池以保障数据可以完成写入NAND中以不至于丢失。

这次参与测试的16款SSD中其实只有Intel 730有提供完整的掉电保护功能，美光MX100有部分保护，而其他的产品基本都是没有掉电保护的，掉电保护技术其实在消费级SSD中并不普及，大多数都是没有这功能的，对大多数普通用户来说也没多大作用，有需要的用户可以考虑Intel 730或者直接去购买企业级产品。