容量vs性能！HDD/SSD/混合硬碟大對比

2024-12-22 10:39:09

泡泡網主板頻道8月25日受機械式物理設計所限，傳統HDD一直是PC系統的主要性能瓶頸之一，雖然在半導體技術不斷提升下，高性能的SSD逐漸普及，但SSD產品每GB成本高昂，加上技術成熟度仍有待提升，要完全取代傳統HDD仍然言之尚早，就在儲存設備的世代交替期，結合SSD與HDD特性的Hybrid Drive混合式硬碟，能否為主流PC應用提供高傳輸、高容量、低延遲的非常好的解決方案？

HDD：海量的數據儲存

HDD自1956年面市後，現時已是PC內的主要儲存裝置，基于堅硬碟片為基礎，碟片擁有平整的磁性表面，透過硬碟內的馬達轉動，讀寫頭可在碟面經過它的下方，讀取或改變其表面的電磁流值達成數據傳取。由於HDD技術不斷進步，無論在讀寫速度及容量均不斷上升，生產成本亦不斷下降，就算家用PC也能擁有海量的儲存容量。

傳統HDD受到物理製程，訪問速度難以突破

自90年初主流硬碟容量約在20-40MB ，發展至現今最高達3TB容量，的確能滿足了現今海量的新資訊時代，但傳輸速度提升卻停滯不前，儘管HDD廠商已使出渾身解數，包括提升讀寫碟面的密度、加入垂直讀寫技術、更高速的磁碟轉速、更大的讀寫緩衝存儲器、加入NCQ、ACHI等優化讀寫機制，但HDD的機械式轉盤設計擁有物理上的限制，加上散熱的考慮，仍然無法跟上PC運算的速度提升。

傳統HDD硬碟機的容量雖能滿足了新資訊時代，但卻成為了運算的主要瓶頸之一，縱使運算應用採用了預測讀取分支，嘗試把數據預存取至系統內存，盡力避免因等待數據讀寫造成處理器閒置，但最終仍需要找尋更高速的儲存方案，以配合運算技術的發展。

SSD：未來的PC儲存設備？

傳統HDD硬碟技術再難突破，進入以容量競爭時代，技術成熟導致各廠主要以價格作為主要競爭方法，各家大廠紛紛以併購整合求生存，雖然HDD的需求依舊，但毛利已經難再提升，而PC業界也開始轉向全新的數據儲存解決方案—SSD。

SSD(Soild State Disk)有別於傳統HDD硬碟，採用半導體的NAND Flash快閃記憶體技術作為存儲媒介，不必考慮機械式的馬達起動需要高功耗問題和馬達噪聲，數據存取速度也較HDD提升了數倍。

而沒有機械式的架構使得SSD防震能力相對傳統HDD硬碟更佳，加上低功耗特性使得更它更適合用於移動計算機設備，SSD基本上已成為了PC未來主流儲存媒的唯一候補，等待的就是半導體製程進一步成熟。儘管NAND Flash已進入2x nm世代，但每GB容量成本卻比傳統HDD高出數十倍，儲存容量也無法與傳統HDD 相比較。

SLC與MLC的區別

現在SSD採用的NAND Flash共分為SLC (Single-Level-Cell)和MLC (Multi-Level-Cell)。 SLC的特點是在浮置閘極與源極之中的氧化薄膜更薄，在寫入數據時通過對浮置閘極的電荷加電壓，然後通過源極，即可將所儲存的電荷消除，通過這樣的方式，便可儲存1個信息單元，這種技術能提供快速的程序編程與讀取，但成本高昂主要應用於伺服器及工作站中。

為了降低門坎，現在主流的SSD產品主要採用MLC顆粒，MLC是將兩個單位的信息存入一個浮置閘極可變電閘，通過不同電平（Level）的電荷，分別儲存的電壓控制精準讀寫，因此MLC通過使用大量的電壓等，每一個單元儲存兩位數據，數據密度比較大，相較SLC架構是0和1兩個值，而MLC架構可以一次儲存4個以上的值，使得MLC架構可以有比較好的儲存密度但速度相對有所降低，但是成本得到了進一步的降低。