固态硬盘SSD是如何存储数据的

固态硬盘SSD是如何存储数据的？为什么固态硬盘不能长时间保存数据？NAND FLASH的工作原理？

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以下的文字知识都是up主的讲解原话，我只是记录一下文字能让我自己经常看看不忘记，让我们跟随视频来一起探索固态硬盘吧。

固态硬盘存储信息的基本单元是一个浮栅晶体管 和我们平时见得常规晶体管非常相似 ， 不同的是它在断电以后可以存储信息。

常规晶体管的工作原理,里面的红色小球球代表电子,当栅极电压为0的时候，它是截止的，当我们给栅极(控制栅)施加一个5V电压,栅极就能把黄色区域中的电子吸引到绝缘层附近 因为绝缘层的存在 电子都聚集在这一区域 形成了N沟道 如果我们给DS极施加电压(这个晶体管就会有电流流过 而当我们把栅极电压去掉 电子就不会在这一块聚集 这一块不能形成通路 所以晶体管就会截止 这种常规的晶体管只能控制截止和导通 。

而浮栅晶体管在常规晶体管的基础上多了两层东西 其中一层是隧穿层 另外一层是浮栅层 它是这样存储信息的 也就是写信息 如果想要它存储电荷 必须给它一个高电压 比如20V,这样电子就能穿过隧穿层,进入浮栅层,因为有绝缘层的存在 电子就不能往前移动了 所以被囚禁在了浮栅层 而当我们把电压撤去 这些电子依然会被囚禁在浮栅层 因为隧穿层本质上也是绝缘体 所以它只能被关押着 这样一位数据就被存储进去了.

这些电子能被囚禁多长时间也就是固态硬盘可以存储数据的年限。一般新的固态硬盘可以保存的数据年限是10年 因为随着时间的流失 不断有电子越狱成功 等越狱电子多到一定数量 我们保存的数据就不见了。

释放电子,如果我们想释放这些可怜的电子，也很简单 可以在它的衬底上施加高压 这样电子就被吸出来了,注意,必须是高压,才能把电子吸引出来,我们删除电脑上的数据其实就是在释放这些电子。
浮栅晶体管有没有存储电荷就可以代表0和1,浮栅层存储电荷 0状态, 浮栅层没有存储电荷 1状态,上述过程就是电子的写入和擦除过程。

关于它读数据的原理也非常简单，比如当它没有存储电子的时候(浮栅层没有存储电子) 我们给栅极(控制栅)一个低压 它就会导通 因为电压低,电子只能被吸引到这里 所以它就导通了,形成电流 在它的上方会有检测电流的东西 如果检测到电流 说明它没有存储电子,而浮栅晶体管存储了电子 我们还给它加原来那个电压 由于浮栅层里面的电子对这些电子有排斥作用 所以这时候晶体管就不能导通 这时候就检测不到电流或者电流很小,它就是这样读取数据的。导通检测到电流说明浮栅层没有存储电子1状态。

在实际中NAND Flash都是以块为单位擦除数据的，而以页为单位读写数据 ,举例来说，这是一块数据，每一行都是一页数据,在每一列的两端都有两个普通晶体管,这两个晶体管的不同开关状态就可以控制我们读写和擦除，行代表字线，列代表位线，一行就是一个字节(Byte)，这一块数据总共可以存储8个字节,它的每一列晶体管都是串联的，结构上是这样的,每两个晶体管共用一个N区，可以减少制造难度，它的这一列共用一个衬底 其实不止每一列,它的这一块数据都共用一个衬底.
所以只要我们给衬底施加高压,这一整块的数据都会消失,这就是它为什么以块为单位来擦除数据的原因。
接下来up主说说它为什么以页为单位来读写,因为字线同时连接到了这一页上所有晶体管的栅极，它没法单独的去控制里面的每一个晶体管。
按小存储芯片来说，它的一页数据也得有32768个这样的晶体管，32768bit=4096Byte，也就是4KB,每一块存储里面含有64个这样的页，也就是一块数据得有256KB，而一个NAND FLASH里面含有8192个这样的数据块，总空间就是2,097,152KB，也就是2个G的存储空间，因为它的每一位都需要一个晶体管，所以仅仅2G的存储卡需要存储数据的晶体管得有170亿这么多(以SLC颗粒，最基础的nand flash为例)。