近期的《Nature Photonics》雜志報告顯示，科學家研制出了首個能記錄保存數據的光學記憶芯片。這款芯片以光作為傳輸媒介，來保存數據。相比傳統的電子媒介，光媒介芯片不存在發熱的問題，一定程度上降低了硬盤設備的功耗。但就目前的研究來看，光媒介芯片還面臨一個很大的問題就是，需要為之提供持續供電才能保證信號內容的存儲，一旦沒有外部供電數據就會立即消失。
如果未來這一技術大面積推廣的話，SSD 硬盤將有機會被光學芯片硬盤所替代。但在此之前，SSD固態硬盤的構造和原理您知道嗎？它為何那么快，能迅猛提升電腦整體性能？本文和大家分享了來自中關村在線的一些內容。
HDD時代：電腦為何運行那么慢？
CPU、顯卡、硬盤、內存都是電腦中的核心配件，其中硬盤發展最為緩慢，它是四大件里的短板。電腦的性能原理類似于水桶效應，解決硬盤的短板問題，電腦運行緩慢也就迎刃而解。在機械硬盤時代，這個問題久拖未決，造成電腦運行緩慢。
根治“慢”?。篠SD比HDD快數倍
SSD和HDD的使用感受
SSD固態硬盤之所以快，是相對于傳統機械硬盤（HDD）的慢。SSD和HDD之間的巨大差距來源于它們的結構，SSD為全電子結構，采用集成電路存儲技術，使用存儲芯片加上尋址控制器來組成的硬盤，類似于U盤技術，沒有任何機械運動部件。
反觀傳統的HDD，采用高速旋轉的磁盤來存儲數據，通過磁頭來讀寫，這一機械運動過程中帶有延遲、并且無法同時迸發多向讀寫數據。瘦死的駱駝比馬大，性能即使減半的SSD，秒殺HDD也是輕而易舉。
《小白講堂》：說到這里，初學用戶難免疑惑，什么是SSD固態硬盤？
SSD固態硬盤是舶來品，它的名稱可是有講究的。本頁就詳細的講述“什么是SSD固態硬盤”。其實它不僅僅是快那么簡單，對比傳統機械硬盤，它可是有一大堆的優勢：
什么是固態硬盤？
SSD：固態電子存儲芯片陣列
固態硬盤（SSD ：Solid State Disk）是在傳統機械硬盤上衍生出來的概念，簡單的說就是用固態電子存儲芯片陣列（NAND Flash）而制成的硬盤。固態硬盤的接口規范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致，包括3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸等多種類型。
固態硬盤相比傳統機械硬盤優劣在哪？
防震抗摔：傳統硬盤（ATA或SATA）都是磁盤型的，數據儲存在磁盤扇區里。而固態硬盤使用閃存顆粒制作而成，所以SSD固態硬盤內部不存在任何機械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在筆記本電腦發生意外掉落或與硬物碰撞時能夠將數據丟失的可能性降到最小。
機械硬盤和SSD內部差異明顯
數據存儲速度：在同樣配置的筆記本電腦下，當按下筆記本電腦的電源開關時，搭載SSD的PC電腦從開機到出現Win7桌面一共只用十余秒時間，而搭載傳統機械硬盤的PC電腦快則30余秒，慢則一分鐘多。進入系統后不管是運行程序或是打開文件也可以明顯感覺到SSD占有絕對優勢。
功耗：同樣是因為少了很多機械部件，所以SSD的功耗上也要優于傳統機械硬盤。
重量：SSD在重量方面更輕，與常規2.5英寸硬盤相比，重量輕幾十克。
噪音：由于SSD屬于無機械部件及閃存芯片，所以具有了發熱量小、散熱快等特點，而且沒有機械馬達和風扇，工作噪音值為0分貝，這使得傳統機械硬盤就要遜色很多。
價格劣勢：目前市場上240GB SSD零售價格為399元。而這個價錢可以購買1TB的傳統機械硬盤。
容量劣勢：目前標準2.5英寸消費級SSD的最大容量為2TB，傳統機械硬盤則能達到10TB。如果按照存儲容量衡量，SSD的容量差距大，而且機械硬盤在SSD巨大沖擊下，容量增長速度更加迅猛。
SSD由主控、閃存、緩存等三大核心部件組成，其中主控和閃存對性能影響較深，主控的作用最大。換而言之，性能高低不一的主控，是劃分SSD檔次的方法之一。
SSD構造(三大核心部件）
SSD主控本質是一顆處理器，主要基于ARM架構，這和手機處理器有相似的一面。也有部分SSD廠家的主控采用RISC架構，使其具備CPU級別的運算能力。
群聯PS3110四核主控
就目前來說，SSD主控芯片的運算能力由制造工藝、核心面積的大?。ňw管數量）、核心的數量、頻率決定。核心工藝基本停留在55nm，個別在28nm；核心的數量從單核到最多四核。
PS3110結構解析圖：右側中間區域標注CPU 0/1/2/3
以Marvell 88SS9189為例，它側重單個核心的運算能力，其單個核心的面積較大，屬于大型雙核主控，擁有頂級的運算能力。而群聯PS3110主控側重多核心，其單個核心的面積中等，擁有四個核心，屬于高性能的四核主控。
不少玩家認為主控芯片對SSD的性能是決定性的。時過境遷，實際上這是一個誤區，一款優秀的四核主控芯片分別配備MLC和TLC閃存，所打造出來的SSD在檔次和性能是截然不同的。下面我們就來介紹一下NAND Flash閃存芯片。
SSD的性能取決于主控，同時受制于閃存。閃存（Flash Memory）是一種非易失性存儲器，由于其斷電時仍能保存數據。相對于主控的核心重要性，閃存在制造工藝相差不大的情況下，對性能影響有限。
同時閃存對SSD的使用壽命有著決定性影響。從SSD的使用壽命和價格，我們從中了解到閃存的三個類型：1、壽命最長，價格最貴的SLC；2、壽命和價格居中的MLC；3、壽命最短、價格最低的TLC閃存。
SLC閃存特點：
海力士8GB SLC閃存
SLC即Single Level Cell的縮寫，名為單層單存儲單元。存取原理上SLC架構是0和1兩個充電值，即每Cell能存放1bit數據（1bit/Cell），有點兒類似于開關電路，就算其中一個Cell損壞，對整體的性能也不會有影響，因此性能非常穩定，同時SLC的最大的驅動電壓可以做到很低。
1、理論上速度最快；2、P/E使用壽命長；3、單片存儲密度小
目前SLC閃存主要應用于企業級產品、混合硬盤的緩存、高端高品質的優盤/數碼播放介質等等。SLC固態硬盤的容量不如MLC固態硬盤，速度的優勢遭遇人為限制，突出優點是P/E使用壽命超長。
MLC閃存特點：
英特爾20nm MLC閃存
MLC即Multi-Level Cell縮寫，名為多層式存儲。MLC在存儲單元中實現多位存儲能力，典型的是2bit。它通過不同級別的電壓在一個單元中記錄兩組位信息（00、01、11、10），將SLC的存儲密度理論提升一倍。由于電壓更為頻繁的變化，所以MLC閃存的使用壽命遠不如SLC，同時它的讀寫速度不如SLC，由于一個浮動柵存儲2個單元，MLC較之SLC需要更長的時間。
1、理論上的讀寫速度不如SLC；2、價格只有SLC的1/3甚至更低；3、使用壽命居中，3000-5000 P/E壽命。
MCL閃存廣泛應用于消費級SSD以及輕應用的企業級SSD，這些領域的SSD數據吞吐量小，對P/E使用壽命要求沒有SLC那么苛刻。因此MLC閃存沒有嚴格的速度限制，性能表現超過SLC閃存。
TLC閃存特點：
東芝A19nm TLC閃存
TLC即Triple-Level Cell的縮寫，是2bit/cell的MLC閃存延伸，TLC達到3bit/cell，TLC利用不同電位的電荷，一個浮動柵存儲3個bit的信息，存儲密度理論上較之MLC閃存擴大了0.5倍。
1、理論上的存儲密度最高；2、制造成本最低，其價格較之MLC閃存降低20-50%；3、P/E壽命可達1000-2000余次；5、理論上的讀寫速度最慢，隨著制造工藝的提升、主控算法有大幅提升。
TLC閃存也如當年MLC閃存一樣，在攻克P/E使用壽命的難關后，在今年下半年走上主流舞臺。目前各大主流主控廠商開發支持TLC閃存的主控，并且已經進化到第三代，有效提高TLC SSD的性能，延長TLC SSD的P/E使用壽命。
我們了解SSD固態硬盤的構造和工作原理，那么如何購買SSD固態硬盤，我們需要根據購買用戶的預算、容量需求，從主控、閃存進行挑選。