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2021.08.12

SSD可以修復救資料嗎?這篇弄懂固態硬碟(SSD)

固態硬碟(SSD)是市面上各廠牌的電腦(PC)、筆電都必須配備的硬體之一,原因是:「讀寫速度快、體積小、重量輕」

固態硬碟(SSD)與傳統式硬碟(HDD)相比較,除了價格比較高、容量尚未能突破傳統硬碟,但是讀寫速度快這一點就已經獲得各大廠商和使用者青睞,但「傳統硬碟故障」前有徵兆可以讓使用者事先將重要資料備份。讀取速度的差異是因為:傳統硬碟(HDD)透過機械式零件讀寫磁片(Disk),固態硬碟(SSD)透過晶片(Memory)讀寫,睿卡科技利用這篇文章說明固態硬碟(SSD)的原理和協助解決固態硬碟(SSD)修復救援資料的問題。
 

固態硬碟(SSD)可以資料救援嗎?


這是很多使用者的疑問和問題,答案是:「可以的!」,但還是需要先檢測固態硬碟(SSD)內的晶片(Memory)有沒有損壞,如果不幸損壞就無法搶救資料。睿卡科技透過本文,介紹固態硬碟(SSD)的原理和擁有什麼功能、機制:
 

一、固態硬碟(SSD)的原理


固態硬碟(SSD)的儲存原理與傳統硬碟(HDD)完全相異,傳統硬碟(HDD)是將資料儲存至磁片(Disk),只要磁片沒有嚴重的刮傷,大多可以順利救援資料。

固態硬碟(SSD)透過晶片(Memory)儲存,如果確定晶片損壞就無法救援資料,但固態硬碟(SSD)故障不是都是因為晶片損壞造成的。固態硬碟(SSD)是由「控制器晶片(Controller)」和記憶體晶片(Flash Memory)組成」。市面也會常見名詞SATA、mSATA 、PCIe、M.2...等,這些是指固態硬碟(SSD)的傳輸介面,睿卡科技幫助使用者更瞭解固態硬碟(SSD)。

 

 
  • SSD固態硬碟的控制晶片示意圖1. 固態硬碟(SSD)的控制晶片(Controller)


固態硬碟(SSD)常見的控制晶片(Controller)廠牌有Sandforce、Marvell、SAMSUNG...等,各廠牌的Controller在功能上大同小異。

控制晶片(Controller)像是固態硬碟(SSD)的大腦,控制檔案存放到記憶
體(Memory)的位置,或是設備(桌機、筆電、平板...等)與固態硬碟
(SSD)間的傳輸橋樑。


控制晶片(Controller)主要常見的功能:
 
  • 自動錯誤檢查和糾正(Error Correction Code,簡稱ECC)

NAND Flashy在資料讀寫的過程中會發生一定機率的錯誤,像電腦不正常斷電造成資料寫入錯誤或是固態硬碟(SSD)製造過程中產生的損壞區塊(Bad Block),為了確保資料寫入固態硬碟(SSD)的完整性,ECC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,將已經損壞的區塊(Bad Block)交予給故障區塊管理(BBM)去管理,分別有固態硬碟(SSD)出廠產生的Bad Block、使用過程造成的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) 

因為快閃記憶體(Flash Memory)的缺點在於有「寫入、抹除資料次數的限制」,確保將資料平均寫入記憶體晶片(Flash Memory)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(Flash Memory)產品的耐用度和穩定性。
 
  • 垃圾資料回收機制(Garbage Collection,簡稱GC)

由於快閃記憶體(Flash Memory)有不可覆寫(Overwrite)的特性,容易產生許多垃圾資料,垃圾資料回收機制(GC)搭配Trim指令,能夠把現有資料搬移至新的區塊,並將垃圾區塊的資料清空,讓控制晶片(Controller)視為空白無資料的區塊,保持固態硬碟(SSD)使用空間及效能。
 
  • 硬體加密(AES 256 bits)

有部分的固態硬碟(SSD)支援(AES 256 bits)的硬體加密,即使電腦的固態硬碟(SSD)遺失或失竊,資料被盜取或復原資料的可能性也極低。

 
  • SSD固態硬碟的儲存記憶體晶片示意圖2. 固態硬碟(SSD)的快閃記憶體晶片(Flash Memory)


快閃記憶體晶片(Flash Memory)有「NOR Flash」和「NAND Flash」二種
,常見的固態硬碟(SSD)使用是NAND Flash,因具有較大的儲存容量,讀寫
速度快...等優點。




NAND Flash 記憶體顆粒主要有:
 
  1. SLC(Single Level Cell,單層式儲存)
  2. MLC(Multi Level Cell,多層式儲存)
  3. TLC(Triple Level Cell,三層式儲存)
  4. 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固態硬碟的快取記憶體RAM示意圖3.固態硬碟(SSD)的快取記憶體(RAM)


固態硬碟(SSD)和傳統硬碟(HDD)一樣需要高速的快取記憶體(RAM)
輔助控制晶片(Controller)進行資料的處理;現今固態硬碟(SSD)的顆粒
製成多採用TLC/QLC,抹寫的次數與效能不如SLC/MLC,所以部分固態
硬碟(SSD)會加上快取記憶體(RAM),提升效能及壽命。
 


 

  • 4. 市面常見的固態硬碟(SSD)傳輸介面 


固態硬碟(SSD)使用電路板(PCB)和各種晶片組成,所以固態硬碟(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:筆記型電腦、桌上型電腦、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介面的固態硬碟SSD與傳統硬碟外觀一樣
SATA介面的固態硬碟(SSD)與2.5吋傳統硬碟(HDD)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(HDD)的讀寫
速度(100MB/s),也快上好幾倍。



 
  • mSATA介面

mSATA介面的SSD常見在筆電使用
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
固態硬碟(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。


 
  • M.2介面

M.2的SSD固態硬碟常用於使用筆電和新款桌機主機板上
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。

M.2的固態硬碟(SSD)有三種類型的介面:
 
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
 

二、固態硬碟(SSD)可以使用多久?


使用者一定要謹記一點:「任何的儲存裝置都是消耗品」,沒有辦法保證可以使用多長,所以說「資料備份才是王道」

使用者選購傳統硬碟(HDD)或固態硬碟(SSD)各家廠商都有2-3年的保固期甚至有5年保固期,所以壞了可以在保固期內做更換,但不會去救援資料,所以一定需要備份,那如何使用固態硬碟(SSD)才能延長使用的壽命呢?固態硬碟(SSD)的製程中使用晶片,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:
 
  • 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。

上文有提到,有一個關鍵就是「抹寫次數」,寫抹到一定的次數,儲存的晶片就可能無法正常的讀取,但是很少使用者會用到次數,但是與傳統硬碟(HDD)比較來說固態硬碟(SSD)故障前無徵兆,因為固態硬碟(SSD)的電腦突然當機或重新開機,就可能無法讀取,建議使用固態硬碟(SSD)的使用者用於當開機磁碟區或跑程式。
 

三、固態硬碟(SSD)修復和資料救援技術


本文說明固態硬碟(SSD)的原理及很多使用者提及的使用壽命問題,那很常見是固態硬碟(SSD)損壞可以救資料嗎?
「答案是:可以的」。

工程師在救援固態硬碟(SSD)內資料,主要是分成兩種情況:
 
  • 不需解焊晶片 

這一類情況是故障的固態硬碟(SSD)需在WindowsOS的磁碟管理可以讀取,常見故障原因是有損壞的區塊(Bad Block)造成異常、控制晶片(Controller)不穩定、磁碟區系統格式損壞...等問題,導致無法讀取,這一類情況可以透過專業的資料救援設備修復韌體(Firmware)和人工修復系統格式。
 
  • 需要解焊晶片

這一類情況是固態硬碟(SSD)完全無法WindowsOS的磁碟管理讀取,「需要將晶片解焊下來」放在匹配設備上讀取、分析、再進行人工組合,這類的資料救援方法困難度較高,因為將晶片讀取、分析後,需要有相同控制晶片(Controller)的韌體(Firmware)才能組合,在修復固態硬碟(SSD)資料救援的工作天數比較長。

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)
 

固態硬碟(SSD)常見的故障狀況

 
固態硬碟(SSD)不幸遭遇讀取不到或異常的情況,使用者可以自行嘗試更新驅動程式(Driver)、更新固態硬碟(SSD)原廠的韌體,但請使用者「不要任意執行Chkdsk的指令」,因為固態硬碟(SSD)的資料還有機會救援,如果一執行有可能會導致資料或目錄異常,原資料夾的名稱、檔案的名稱皆異常甚至變為亂碼,更嚴重的情況是檔案架構(File System)損壞,導致固態硬碟(SSD)內的資料無法恢復。
 

一、固態硬碟(SSD)資料誤刪除


使用者不小心將固態硬碟(SSD)的資料刪除,還是有機會救援資料,但只要確定是「已被覆蓋的資料」是無法恢復。另外有部分的固態硬碟(SSD)有垃圾資料回收機制(GC)搭配Trim指令,這一種情況會將刪除的資料完全抹除,有可能無法恢復資料,所以使用者在刪除資料時一定要小心。
 

二、固態硬碟(SSD)的系統格式異常


任何傳統硬碟、固態硬碟使用前都需要先「格式化(Format)」才能正常使用,如果系統格式損壞會導致電腦無法讀取,通常原因是外接式、隨身固態硬碟(SSD)未遵循正常卸除的方式就拔除而導致。

格式化的系統格式的類型:
 
  • NTFS:Windows可讀寫、Mac只讀。
  • APFS、HFS:Mac可讀寫、Windows無法讀寫。
  • exFAT、FAT32:Windows、Mac皆可以讀寫。
 

三、固態硬碟(SSD)無法讀取


如果固態硬碟(SSD)無法讀取的情況通常是內部的控制晶片(Controller)異常導致無法辨識,這一類情況使用者自行嘗試更新固態硬碟(SSD)原廠韌體(Firmware),如果一樣讀不到,就是晶片的物理性問題,需要專業的資料救援公司協助救援,要透過專業工具將記憶體晶片(Flash Memory)解焊下來讀取、分析。
 

四、固態硬碟(SSD)容量異常


固態硬碟(SSD)在Windows的磁碟管理或Mac的磁碟工具發現固態硬碟(SSD)的容量是異常的容量大小並且無法讀取,很有可能是控制晶片(Controller)已損壞異常,無法正確辨識固態硬碟(SSD)的容量,這一類情況需要專業的資料救援公司才可以救援資料。
 

固態硬碟(SSD)修復資料救援的流程


如果電腦、筆電的固態硬碟(SSD)無法開機、無法讀取,需要救援資料,睿卡科技提供「SSD修復救援資料服務」「公開透明價目表」,可以協助使用者救援資料。

一、來電諮詢

瞭解固態硬碟(SSD)讀不到需修復的問題並協助障礙排除;瞭解服務流程及可能的收費範圍。

二、送件檢測

可以透過「快遞到府收件免運費」;親臨現場工程師接待收件。

三、報價救援

工程師檢測固態硬碟(SSD)後透過電話或LINE方式說明受損狀況和報價;同意報價費用後立即進行搶修。

四、確認檔案

完成搶救後,使用者親自確認檔案是否成功救出並可否開啟使用;成功救出指定資料才會收費。

五、備份付款

固態硬碟(SSD)修復救援的資料交付給使用者;最後才需進行付款。
02-27199059