固態(tài)硬盤里的數(shù)據只能保存一年！怎樣能讓里面的資料保存得更久呢

突然看到JEDEC（固態(tài)技術協(xié)會）的一個標準文件，上面顯示，固態(tài)硬盤里面的數(shù)據，只要保證存儲一年的時間不損壞，就算是符合標準了，我的心里立馬泛起了波瀾。那一年之后，這些數(shù)據會怎樣呢？我的數(shù)據在一年之后還安全嗎？

我們日常用于存儲的設備，除了固態(tài)硬盤，還有機械硬盤和U盤，內存卡，以及手機里的內存等，那么，這些設備是否也都只能存儲一年呢？

如果你有一樣的疑問，那就跟著我一起，今天好好研究一下這個問題。

首先，我們看看硬盤的存儲原理。

機械硬盤通過磁頭在旋轉的盤片上讀寫數(shù)據，盤片表面涂有磁性材料，磁頭通過改變磁性方向記錄0/1信息。磁性方向的改變，屬于機械變化，相對牢靠，在沒有強磁場、劇烈震動等外界因素影響的情況下，5-10都不會發(fā)生變化。在實驗室環(huán)境，條件適合的情況下，甚至能超過50年。

固態(tài)硬盤是采用NAND閃存來存儲數(shù)據的，它是一種靠存儲電荷來表述存儲數(shù)據的技術。這些存儲電荷的單元，就叫做閃存單元，每個閃存單元，通常由一個或者多個晶體管組成。

這個閃存單元，分為SLC（單層單元）、MLC（多層單元）、TLC（三層單元）和QLC（四層單元）等類型。具體的信息對比我就不都說了，大家可以看下圖。

我們以SLC為例，1個晶體管存儲1個bit，8個晶體管就可以存儲1個字節(jié)。這里我多說一句，英文字母，數(shù)字，運算符號，這些，一個字母就是1個字節(jié)，我們的漢字，一個字是占兩個字節(jié)的。

晶體管其實是一個比較大的泛稱，具體到固態(tài)硬盤里面，這個類型是浮柵晶體管。浮柵的字面意思，就是漂浮的柵欄。這個形容非常形象，因為浮柵晶體管確實就是里面是由多晶硅組成，外面是一層二氧化硅絕緣體。

當控制柵得到高電壓的時候，電子產生隧穿效應，通過絕緣層，進入到浮柵。這些電子被困住，留在浮柵里面，就是我們保存的數(shù)據。

如果要釋放浮柵里的電荷，也就是要清空數(shù)據，只要施加反電壓即可。

如果要讀取里面的數(shù)據，只需要測試源極與漏極是否導通就行。原理是得到電壓，襯底里的電子就會移動，在源極與漏極之間形成一條可以導通電流的線路，視為1。如果被困在浮柵里的電子比較多，襯底里的電子不夠排列，那就無法導通，視為0。

這就是NAND閃存存儲、刪除、讀取數(shù)據的原理。

從這個原理我們可以看出，NAND閃存里面，主要磨損的部件，就是這個二氧化硅絕緣層，因為電子要從上面穿來傳去嘛。絕緣層經過長期的磨損，肯定就不牢靠了，電子存在自己從浮柵跑出來，進入到襯底的可能。也就是我們前面提到的，保存的數(shù)據，有丟失的風險了。

有人說，那你把這個絕緣層加固，搞厚一點不就行了嗎？那么，電子隧穿需要的電壓就要增加，速度也會大大降低，也就是，我們存儲數(shù)據的速度就會大幅度減慢。所以，這肯定是不行的。

由于SLC需要8個晶體管才能存儲1個字節(jié)，成本是相當高的，所以，后來又出現(xiàn)了MLC、TLC和QLC。這些類型的原理跟SLC類似，但比SLC復雜。SLC的浮柵內部，就兩種狀態(tài)，要么有電子，要么沒有電子。而MLC、TLC和QLC通過精準控制浮柵內電子的多和寡，讓同一個浮柵表達出了多種狀態(tài)。最終的結果，到QLC的時候，一個浮柵晶體管存儲的數(shù)據，達到了SLC的4倍，4個bit。這四種類型閃存單元上面有提到，具體信息可以上翻查看。

但是，由于QLC一個浮柵晶體管，要表達多種狀態(tài)，所以，對于其體質的要求也更高了。SLC只要判斷浮柵里有沒有電子就行，所以，電壓的高低，其實影響不大，哪怕絕緣層磨損嚴重，也能很容易判斷。但是，QLC要通過電壓的精準區(qū)分來判斷浮柵內的狀態(tài)（具體來說，是有16種狀態(tài)），絕緣層磨損稍微大一點，這個狀態(tài)就不準確了。

另外，SLC操作數(shù)據存儲、讀取、擦除的時候，只需要進行充放電就行，一次就可以完成。但是，QLC一個浮柵要表達16種狀態(tài)，所以，一次操作，電子要穿越絕緣層很多次，磨損大大增加。

最終的結果就是，兩者的壽命差距巨大，SLC的壽命最高可達QLC的1千倍。

說完原理，我們再來說一開始的問題。其實，這個標準里所說的數(shù)據保存一年，是在完全斷電的情況下，并且是對于產品的最低要求。我們只要隔個三五個月給固態(tài)硬盤、U盤等通一下電，這個斷電時間就要重新開始計算了。

至于固態(tài)硬盤、U盤通一下電就能進行一次刷新的原因，是固態(tài)硬盤里面有控制器存在，控制器在通電并且不需要進行數(shù)據讀寫的時候，會對所有存儲單元進行檢查，發(fā)現(xiàn)電荷不足，會重新寫入。

另外，影響這些固態(tài)存儲設備存儲數(shù)據時間的一個重要因素是溫度，溫度越高，存儲時間越短。根據JEDEC（固態(tài)技術協(xié)會）的指南，消費類的固態(tài)在30°C的環(huán)境下，可離電保存52周。而溫度降低到25°C的時候，這這個時間就會拉長到105周。相反，溫度提高到35°C的時候，這個時間就會縮減到26周。

雖說，環(huán)境溫度對于固態(tài)設備存儲數(shù)據的時長影響非常明顯，但是，這個因素并不是我們所能控制的。我們所能做到的，就是定時給自己的存儲設備通一下電，避免設備長時間離電。