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SSDセクターの書き込み耐久性が限られているのはなぜですか?

私は、SSDセクターが不良になるまでの書き込み回数が限られていることをよく耳にします。特に、セクターの不良ではなく、機械的な障害が原因でほとんどのハードディスクが故障するのです。それがなぜなのか私は興味があります。

技術的ではあるが消費者向けの説明、すなわち失敗する正確な構成要素とその頻繁な書き込みがその構成要素の品質に影響を与える理由を探していますが、SSDに関する極端な知識を必要としないように説明しました。

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Nzall

「フラッシュが消耗した理由と長持ちさせる方法」 からのコピー:

NANDフラッシュは、「フローティングゲート」と呼ばれる領域内の電子の量を制御することによって情報を記憶する。これらの電子はメモリセルの導電特性(セルをオンオフするのに必要なゲート電圧)を変化させ、それがセル内に1ビット以上のデータを記憶するのに使用される。これが、フローティングゲートが電荷を保持する能力が、セルが確実にデータを保存する能力にとって重要である理由です。

書き込みおよび消去プロセスが原因で摩耗する

通常の使用過程で書き込みおよび消去を行うと、フローティングゲートを基板から分離している酸化物層が劣化し、長期間にわたって電荷を保持する能力が低下する。各固体記憶装置は、信頼できなくなる前に有限量の劣化に耐えることができ、それは依然として機能し得るが一貫していないことを意味する。一貫性のある予測可能な出力を維持しながらNANDデバイスが維持できる書き込みと消去(P/Eサイクル)の数は、その耐久性を定義します。

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Kinnectus

普通の紙と鉛筆を想像してみてください。今すぐに紙の上の1つの場所にあなたが好きなだけ何度も書いたり消したりすることを自由に感じなさい。あなたが紙を通してそれを作るまでにどれくらい時間がかかりますか?

SSDとUSBフラッシュドライブはこの基本的な概念を持っていますが、電子レベルです。

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MonkeyZeus

問題は、使用されるNANDフラッシュ基板が各消去で劣化することである。 消去プロセスでは、比較的大きな電荷量でフラッシュセルをヒットします。チップ自体の半導体層はわずかに劣化します。

長期的にはこの損傷により、ソフトウェアで訂正できるビットエラーレートが増加しますが、最終的にはフラッシュコントローラのエラー訂正コードルーチンがこれらのエラーに対応できず、フラッシュセルの信頼性が低下します。

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jcbermu

私の答えは私より多くの知識を持つ人々からのものです!

SSDはいわゆるフラッシュメモリを使用します。物理的プロセスは、データがセルに書き込まれるときに発生します(電子が出入りします)。これが起こると、物理的構造が侵食されます。このプロセスは、水の浸食とよく似ています。結局それは多すぎるし、壁は道を譲る。これが起こると、セルは役に立たなくなります。

別の方法は、これらの電子が「動けなくなり」、セルが正しく読み取られるのを難しくすることです。これに対する類推は多くの人々が同時に話しているということであり、そして誰かを聞くのは難しいです。あなたは1つの声を選ぶかもしれませんが、それは間違ったものかもしれません!

SSDは使用中のセルの間で均等に負荷を分散させて、均等に磨耗するようにします。最終的にセルは死に、利用不可としてマークされます。 SSDは、「過剰プロビジョニングされたセル」、すなわち予備のセル(スポーツにおける代用品と考える)の領域を有する。細胞が死ぬと、代わりにこれらのうちの1つが使われます。最終的にこれらの余分なセルもすべて使用され、SSDは徐々に判読不能になります。

うまくいけば、それは消費者にやさしい答えでした!

編集:出典 こちら

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Lister

ほとんどすべてのコンシューマ向けSSDは、NANDフラッシュメモリと呼ばれるメモリテクノロジを使用しています。書き込み耐久性の制限は、フラッシュメモリの動作方法によるものです。

簡単に言えば、フラッシュメモリは電子を絶縁障壁の内側に蓄積することによって動作する。フラッシュメモリセルを読み取ることは、その電荷レベルをチェックすることを含み、そのため、記憶されたデータを保持するために、電子電荷は経時的に安定していなければならない。ストレージ密度を高め、コストを削減するために、ほとんどのSSDは2つの充電レベル(セル当たり1ビット、SLC)だけでなく4つ(セル当たり2ビット、MLC)、8つ(セル当たり3ビット、TLC)を区別するフラッシュメモリを使用します)、あるいは16(セル当たり4ビット、TLC)でもよい。

フラッシュメモリへの書き込みは、絶縁体を通して電子を移動させるために高められた電圧を駆動することを必要とし、これは徐々にそれを磨耗させる。絶縁体が磨耗するにつれて、セルはその電子電荷を安定に保つことができなくなり、最終的にセルはデータを保持できなくなる。 TLCおよび特にQLC NANDでは、セルは、複数ビットのデータを記憶するためにより多くのレベルを区別する必要があるため、この電荷ドリフトに対して特に敏感である。

ストレージ密度をさらに高め、コストを削減するために、フラッシュメモリの製造に使用されるプロセスは、今日の15nmという非常に小さいサイズに縮小され、小型セルの方が早く消耗します。プレーナNANDフラッシュ(3D NANDではない)の場合、これはSLC NANDが数万から数十万の書き込みサイクルを持続できるのに対し、MLC NANDは通常約3000サイクルのみで、TLCはたった750から1,500サイクルでよいことを意味します。

NANDセルを積み重ねる3D NANDは、セルを小さく縮小することなく、より高い記憶密度を達成することができます。これにより、より高い書き込み耐久性が可能になります。 Samsungが3D NAND用に40nmプロセスを採用した一方で、Micronなどの他のフラッシュメモリメーカーは、最大の記憶密度と最小コストを実現するために、とにかく(プレーナ型NANDほど小さくはないが)小型プロセスを使用することにしました。 3D TLC NANDの一般的な耐久定格は約2,000〜3,000サイクルですが、エンタープライズクラスのデバイスではそれよりも高くなる可能性があります。 3D QLC NANDは通常、約1,000サイクルの定格です。

IntelとMicronによって開発された3D XPointと呼ばれる新しいメモリ技術は、フラッシュメモリの耐久性の制限を受けないデータを保存するためにまったく異なるアプローチを使用します。 3D XPointはフラッシュメモリよりもはるかに高速で、システムメモリとしてDRAMを置き換える可能性があります。 IntelはOptaneブランドで3D XPointテクノロジを使用するデバイスを販売し、MicronはQuantXブランドで3D XPointデバイスを販売します。このテクノロジを搭載したコンシューマ向けSSDは、2017年にはすぐに市場に登場する可能性がありますが、コスト的な理由から、今後3年間で3D NAND(主にTLC)が大容量ストレージの主流になると考えています。

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bwDraco

フラッシュセルは静電気を保存します。膨らんだ風船に貯めることができる電荷とまったく同じです:余分な電子を少し入れます

静電気の特別な点は、所定の位置にとどまることです。通常、電子機器では、すべてのものが何らかの方法で導体で他のすべてに接続されており、風船と地面の間に大きな抵抗器がある場合でも、電荷はかなり速く消えます。気球が帯電したままである理由は、空気が実際には絶縁体であるためです:infinite抵抗率を持っています。

通常、そうです。すべての問題 電子とatomランプで構成されているため、導体をmakeすることができます。十分なエネルギーを加えるだけで、電子の一部が揺れます。ゆるく、(少しの間)自由に風船に近づけたり、風船から遠ざけたりします。これは、実際には静電気のある空気中で発生します。このプロセスは

雷がかなり暴力的なプロセスであることを強調する必要はありません。これらの電子は、物質の化学構造の重要な部分です。空気の場合、稲妻により酸素と窒素の一部がオゾンと二酸化窒素に変換されます。空気が動き続け、混ざり合い、それらの物質が最終的に酸素と窒素に反応するため、「永続的な害」は発生せず、空気は依然として絶縁体です。

フラッシュセルの場合はそうではありません。ここでは、絶縁体はもっとコンパクトでなければなりません。これは、固体酸化物層でのみ実現可能です。丈夫なものですが、それも導電性材料に電荷を強制する効果に影響されません。そして、頻繁に状態を変更すると、最終的にフラッシュセルが壊れます。

対照的に、DRAMセルには適切な絶縁体がありません。そのため、情報が失われないように、1秒間に何度も定期的に更新する必要があります。ただし、それはすべて通常の導電性電荷輸送であるため、RAMセルの状態を変更しても、通常はそれほど悪いことは起こりません。したがって、RAMは、フラッシュよりもはるかに多くの読み取り/書き込みサイクルに耐えます。


または、正電荷の場合、分子結合からいくつかの電子をremoveします。 thisが検出可能な方法で化学構造に影響を与えないように、必要なものはわずかです。

これらの静電荷は実際にはtinyです。何年も続く最小の時計のバッテリーでさえ、何百もの風船を充電するのに十分な充電を毎秒供給します!注目すべき潜在的な障壁を打ち破るのに十分な電圧がないだけです。

少なくとも、地球上のすべての問題...中性子星に行くことによって物事を複雑にしないようにしましょう。

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leftaroundabout

SSDは、特にほとんどのドライブが故障したために故障する従来の回転ディスクハードドライブと比較して、問題が発生するまでは、セクター内の書き込みが限られているとよく言われます。機械の故障、セクターの悪化ではない」
私はOPの質問を「SSDはRustを回転させるよりはるかに頻繁に失敗するので、どうすれば妥当な信頼性を与えることができるのか」と解釈します。

信頼性と失敗の2種類があります。 1つは、年齢、品質、悪用などによって完全に失敗することです。または、読み書きの回数が多いためにセクタエラーが発生する可能性があります。

セクターエラーはすべてのメディアで発生します。ドライブコントローラ(SSDまたは回転)は、故障したセクタデータを新しいセクタに再マッピングします。それが完全に失敗した場合、それはそれでも再マッピングするかもしれませんがデータは失われます。 SSDでは、セクターは大きく、しばしば完全に失敗します。

SSDには、一方または両方のタイプの信頼性があります。読み取り/書き込みサイクルの問題は以下のようにして解決することができます。
大きなドライブがあります。あなたが小さなドライブを持っていて、WindowsのようなOSのためにそれを使うならば、それはそれから多くの読み書きサイクルを取得するでしょう。はるかに大容量のドライブで同じOSを使用すると、サイクル数が少なくなります。したがって、各セクターが頻繁に消去されないのであれば、数千サイクルの「唯一の」ドライブでも問題にならない可能性があります。
データのバランス調整 - SSDは、頻繁に使用されるセクターから使用頻度の低いセクターにデータを移動します。 OSについてもう一度考えて、アップデートします。あなたが撮った写真をそのまま残しておきます。ある時点で、SSDは写真とOSファイルの物理的な場所を入れ替えて、サイクルのバランスを取ります。
圧縮 - データの圧縮に必要なスペースが少なくなるため、書き込みが少なくなります。

それから部品の質があります。あなたが見つけることができる最も安いSSDまたはUSBを手に入れることはしばらくの間うまくいくかもしれません、しかしエンタープライズ使用のために作られた高品質なものはずっと長い時間をかけます。

ドライブがどんどん大きくなると(100-1000GBのように)、たとえ書き込みが少なくても消去サイクルはそれほど問題にはなりません。一部のドライブでは、書き込みサイクルを短縮するためにDRAMをキャッシュとして使用します。 SSDの高品質セグメントをキャッシュに使用し、低品質を低コストおよび大サイズに使用するものもあります。

現代の良質のコンシューマ向けSSDは、コンシューマ向けのマシンでは長持ちすることがあります。私はまだ働いている5歳以上の人がいます。私も数ヶ月後に失敗した安い、新しいものをいくつか持っています。時にはそれはただ(悪い)運です。

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MikeP