-技術文章
技術支援
2023.06.09

SSD原理揭密:SSD修復與資料救援的專業指南

▼目錄


SSD可以修復嗎?SSD可以救資料嗎?這是大多數人的疑問,SSD是現在電腦標準的硬體配備,因為『SSD的讀寫速度快、體積小、重量輕』,所以獲得多數人的青睞,由於SSD在故障之前和傳統硬碟相比較沒有前兆,我們會建議使用時要勤做資料備份,讓專家說明SSD的原理和SSD修復救資料的方案。
 

SSD可以救資料嗎?


網路上很多傳聞表示SSD是無法救資料,以我們專業角度只要SSD的晶片沒有太嚴重損壞,都是『有機會救回資料』,但如果儲存晶片損壞嚴重就無法救援資料,讓我們先說明SSD的原理、功能、機制。
 

①SSD的原理


SSD原理和傳統硬碟完全不同,因為硬碟磁片沒有太嚴重刮傷的問題,大多數的硬碟都是可以救資料,但SSD是透過晶片讀寫,我們的SSD晶片受損嚴重就完全無法救資料,但SSD讀不到不一定都是晶片造成的,『SSD主要是由控制晶片和儲存晶片組成』,我們常見到一些名詞:SATA、mSATA 、PCIe、M.2...等,這些是指SSD的傳輸介面,會影響SSD的讀寫速率。
 
  • SSD的控制晶片(Controller)

SSD常見的控制晶片廠牌有Sandforce、Marvell、SAMSUNG...等,各廠牌的Controller在功能上大同小異,Controller像是SSD的大腦,控制資料存放到儲存晶片的位置,或是和電腦、筆電、平板...等裝置與SSD的傳輸橋樑,SSD控制晶片還有一些主要的功能。

SSD的Controller控制晶片示意圖
(SSD的Controller控制晶片示意圖)

▼自動錯誤檢查和糾正(Error Correction Code,簡稱ECC)

NAND Flash在資料讀寫過程中會有機率性的發生錯誤,像是電腦不正常開關機造成資料寫入錯誤或是SSD在製造過程中產生的損壞區塊(Bad Block),為了確保資料寫入SSD的完整性,SSD的ECC會進行錯誤檢查,並修正錯誤將剛寫入的資料轉移至正常區塊並標記Bad Block,確保資料不再寫入至該損壞區塊。

▼故障區塊管理(Bad Block Management,簡稱BBM)

ECC自動進行錯誤檢查,會將已經損壞的區塊(Bad Block)交予給故障區塊管理(BBM)去管理,分別有SSD出廠產生的Bad Block、使用過程中造成的Bad Block,確保資料不再寫入至這些損壞區塊。

▼平均抹寫儲存區塊(Wear Leveling) 

快閃記憶體(Flash Memory)的缺點在於有『寫入、抹除資料次數的限制』,因為確保將資料平均寫入記憶體晶片的每一個區塊,將每一個區塊的磨損情況平均化,避免單一的區塊寫入、抹除次數過多,因此平均抹寫技術可增進記憶體晶片產品的耐用度和穩定性。

▼垃圾資料回收機制(Garbage Collection,簡稱GC)

快閃記憶體(Flash Memory)有不可覆寫(Overwrite)的特性,很容易產生許多垃圾資料,垃圾資料回收機制(GC)搭配Trim指令,能夠把現有的資料搬移至新區塊,並將垃圾區塊的資料清空,讓控制晶片視為空白無資料的區塊,保持SSD使用空間及效能。

▼硬體加密(AES 256 bits)

有部分的SSD支援AES 256 bits的硬體加密,即使電腦的SSD遺失或失竊,資料被盜取或復原資料的可能性也極低。
 
  • SSD的儲存晶片(Flash Memory)

快閃記憶體晶片(Flash Memory)有『NOR Flash』和『NAND Flash』二種,我們比較常見的是NAND Flash,因為具備較大的儲存容量和讀寫速度快...等優點。

SSD的Flash memory快閃記憶體示意圖
(SSD的Flash memory快閃記憶體示意圖)

▼NAND Flash的記憶體顆粒主要有
 
  • SLC(Single Level Cell,單層式儲存)
  • MLC(Multi Level Cell,多層式儲存)
  • TLC(Triple Level Cell,三層式儲存)
  • QLC(Quad-level cells,四層式儲存)
 
NAND Flash顆粒 SLC MLC TLC QLC
使用壽命(寫入抹除次數) 90,000次 - 100,000次 8,000次 - 10,000次 500次 - 1000次 500次 - 1000次
讀寫的速度 SLC > MLC > TLC = QLC
耐用程度 SLC > MLC > TLC = QLC
價格較高 SLC > MLC > TLC > QLC
  
  • SSD的快取記憶體(RAM)

SSD和傳統硬碟一樣需要高速的快取記憶體(RAM)輔助Controller進行資料的處理,現在的SSD顆粒製成多採用TLC/QLC,抹寫的次數與效能不如SLC/MLC,所以SSD會加上RAM,提升效能及壽命。

SSD的RAM快閃記憶體示意圖
(SSD的RAM快閃記憶體示意圖)
 
  • SSD的常見傳輸介面

SSD是使用電路板(PCB)和各種晶片組成,所以SSD在外觀上可以依照裝置的大小、型態有多樣性的設計,例如:筆電、桌機、平板電腦、外接式固態硬碟,依照不同的裝置產生不同外觀和不同讀取速度的介面。

▼SATA介面

SATA介面的SSD與2.5吋傳統硬碟外觀大小一樣,常用於舊款筆電和桌機上,價格比較便宜,因為受到SATA傳輸頻寬(6GB/s)的限制,讀寫速度無法突破(600MB/s)的門檻,但相對比2.5吋傳統硬碟的讀寫速度(100MB/s),也快上好幾倍。

SSD的SATA傳輸介面
(SSD的SATA傳輸介面)

▼mSATA介面

mSATA介面是SATA介面衍伸出來,同樣是透過SATA通道,所以讀寫速度和SATA介面的SSD相同,其主要的差異是縮減了外觀的大小(如圖),通常使用於筆電上。

SSD的mSATA傳輸介面
(SSD的mSATA傳輸介面)

▼M.2介面

M.2介面的前身為NGFF(Next Generation Form Factor),由英特爾(Intel)主推的一種全新介面,用以取代mSATA的介面,並首先導入到筆電裝置上,目的也是為了推動小型化裝置的發展。

SSD的M.2傳輸介面
(SSD的M.2傳輸介面)

▼M.2的SSD三個類型
 
M.2類型 B key M key B+M key
支援通道 SATA、PCIe x2 SATA、PCIe x4 SATA、PCIe x2、PCIe x4
裝置端插槽 Socket 2 Socket 3 Socket 2、Socket 3
長度規格 2242、2260、2280、22100
圖片 現在的SSD不使用B key
而是採用B+M key
M key B+M key
 

②SSD可以使用多久?


我們首先要知道『SSD或其他儲存裝置都是消耗品』,原廠也無法保證SSD的壽命可以使用多久,所以一定要有備份資料的良好習慣,如果想了解資料備份的方法,請參考我們這篇《資料備份的方法與觀念,5個常見的備份裝置》。

我們會發現SSD的廠牌有提供2-3年保固期甚至5年的保固期,所以當SSD故障讀不到可以在保固期內到原廠更換,但原廠並不會提供資料救援的服務,所以重要的資料一定需要勤做備份,我們要如何使用SSD才能延長使用壽命?由於SSD製程中使用的晶片又以用於儲存的NAND,隨著科技的進步以及成本的增減,會有所差異,現在主流有兩款晶片。

▼MLC晶片

MLC是一次儲存2個位元,製造的成本比較低,但是缺點是MLC的壽命比較短,約有10000次的抹寫次數。

▼SLC晶片

SLC是一次儲存1個位元,製造成本比較高,SLC的壽命較長,約有100000次左右抹寫次數。

再來我們有提到SSD的其中一個機制是『抹寫次數』,當SSD抹寫到一定的次數,儲存晶片就可能無法正常的讀取,但很少會使用到這個次數,再來和傳統硬碟相比SSD故障之前比較沒有徵兆,因為SSD的電腦突然當機或重新開機,就可能無法讀取,建議SSD可以用於當作開機磁碟區或執行應用程式,重要的資料可以使用傳統硬碟並且做好異地備援。
 

③SSD修復和資料救援技術


我們了解到SSD的原理和使用壽命,那SSD故障可以修復嗎?SSD可以救資料嗎?專業的資料救援公司在搶救SSD資料時,主要分為兩個類型。

▼不需解焊晶片

電腦可以讀取到正確容量並且在磁碟管理偵測,就不需要解焊晶片執行救援,常見的故障原因是Bad Block、Controller不穩定、系統格式受損...等,這類問題我們可以透過專業設備執行Firmware修復就可以救援SSD的資料。

▼需要解焊晶片

SSD在電腦完全無法偵測,我們就需要『將晶片解焊』下來,並放置在匹配的設備上讀取,最後再由工程師執行人工組合,這類型的資料救援困難度相當高,因為將晶片讀取、分析後,也需要有相同Controller的韌體才能組合,在修復SSD的資料救援時間就會比較耗時。

固態硬碟(SSD)在磁碟管理無法讀取就不會顯示資訊
(固態硬碟(SSD)在磁碟管理無法讀取就不會顯示資訊)
 

SSD常見的故障狀況

 
SSD故障通常是無法讀取的狀態,我們第一時間通常會上網嘗試方法解決,像是更新驅動程式、更新SSD的韌體...等,但是請『不要執行Chkdsk指令』,因為SSD故障,還是有很大機率可以救援資料,如果一執行錯誤的指令,反而導致SSD的資料受損,原本只是輕微的問題,導致更嚴重的受損情況,最後連專業的SSD資料救援公司也無法恢復。
 

①SSD資料不小心刪除


如果我們在SSD上不小心刪除資料,還是有機會可以救回資料,但是如果確認已經遭到資料覆蓋就無法恢復,也有一些SSD有垃圾資料回收機制(GC)搭配Trim指令,這樣子就會將刪除的資料完全抹除,是完全無法恢復資料,所以在SSD刪除資料之前,一定要特別留意,如果想了解資料覆蓋的原理,可以參考我們這篇《檔案覆蓋如何救援?教你拯救檔案的方法》。

資料不小心在SSD刪除,恢復的機率不大
(資料不小心在SSD刪除,恢復的機率不大)
 

②SSD的系統格式異常


SSD在使用之前需要經過格式化(Format)才可以讀取,格式化就是給予系統格式,所以SSD的系統格式受損也會導致電腦無法讀取,通常原因是沒有安全地卸除裝置、未正常開關機導致這個情況,如果想要了解如何執行格式化,可以參考我們這篇《硬碟格式化教學,學習如何正確格式化》。

SSD的系統格式異常,在電腦就無法正常讀取
(SSD的系統格式異常,在電腦就無法正常讀取)

▼系統格式常見的類型
 
  • NTFS:Windows可以讀取寫入、Mac只可以讀取無法寫入。
  • APFS、HFS:Mac可以讀取寫入、Windows無法讀取寫入。
  • exFAT、FAT32:Windows、Mac皆可以讀取寫入。
 

③SSD無法讀取


SSD故障無法讀取?可能是因為Controller發生異常,這類的情況可以嘗試更新SSD的韌體版本,如果SSD同樣無法讀取,表示SSD的晶片有物理性故障問題,建議委託專業的資料救援公司幫忙,因為需要透過專業工具拆焊晶片以及工程師透過專業設備人工組合。

SSD無法讀取在電腦磁碟管理無法顯示容量和資訊
(SSD無法讀取在電腦磁碟管理無法顯示容量和資訊)
 

④SSD容量異常


我們在磁碟管理或磁碟工具無法辨識正確SSD的容量,發現容量異常也無法讀取裡面的資料,大多數是Controller發生異常,這類的情況,我們建議不要繼續讀取,為了避免SSD受損更嚴重,請委託專業的資料救援公司幫忙。
 

SSD修復的資料救援


我們遇到了電腦無法開機?外接式SSD無法讀取?但是SSD裡有重要的資料,該怎麼辦?睿卡科技擁有專業設備和SSD技術工程師,我們提供《SSD資料救援的服務》和《資料救援費用》。

⒈檢測SSD

提供現場送件與《免運費快遞到府取件》的服務,我們專業工程師收到SSD後,花費3-6小時的時間檢測並說明SSD是否可以執行資料救援和報價費用。
 
⒉SSD救援報價和救援機會

專業工程師檢測SSD完成,說明SSD讀不到的狀況和救援機會:
 
  • 資料救援的報價費用
  • 預估所需的工作時間
  • 同意報價後我們立即執行救援作業
 
⒊SSD資料救援作業

專業工程師會定期回覆SSD救援的進度,並於完成救援後立即通知,如果我們沒有成功救出資料則不會收取救援費,給予客戶最大的保障,讓客戶沒有白花錢的風險。
 
⒋驗收SSD救出的資料

專業工程師搶救完成後,我們會約定時間由使用者親自驗收檔案,確認檔案是否正常與是否救出重要的資料,確認無問題才會收取救援費並交付資料。
02-27199059