-技術文章
技術支援
2024.02.05

SSD資料救援指南:SSD修復原理專業解說

▼目錄


固態硬碟(SSD)以快速的讀寫速度和輕巧體積成為電腦中重要硬體,但遇到SSD無法讀取問題時,常見的問題是:『SSD可修復嗎?能救援資料嗎?』,在討論SSD修復和資料救援之前,我們針對SSD的原理進行說明,理解運作方式和修復方法,我們能夠更有效應對SSD的異常問題。
 

SSD可以救資料嗎?


網路上對於SSD資料救援有許多傳聞和說法,很多人認為SSD故障就無法救回資料,但以我們的專業角度來看,其實只要SSD晶片沒有受到極嚴重損壞,是有『救回資料的可能性』,當然儲存晶片受損嚴重,救援資料的可能性就相對降低,現在讓我們說明SSD的運作原理、功能和機制,更清楚了解如何面對SSD資料救援的情況。
 

①SSD的原理


SSD的運作原理與傳統硬碟(HDD)截然不同,而這個差異反應在讀寫速度上,更體現在資料救援的困難度,傳統硬碟透過磁片儲存資料,通常只要磁片未受損嚴重,資料就能夠救回,但SSD的晶片受損,資料救援的難度就會大幅提高,SSD是由控制晶片和儲存晶片扮演核心元件,控制晶片是管理和協調各項操作,而儲存晶片則負責資料儲存,我們理解功能對應對SSD修復和資料救援非常重要,不僅可以應對各種故障情況,如果想了解硬碟和SSD如何選擇?請參考這篇《HDD和SSD購買指南:硬碟選擇攻略》。

▼SSD的控制晶片(Controller)

控制晶片像是『SSD的大腦』,在資料救援和修復過程中發揮重要的作用,主要功能是對操作的管理、協調讀寫和資料儲存,確保運作順暢,常見的控制晶片廠牌有Sandforce、Marvell、SAMSUNG...等,我們將說明控制晶片對SSD修復和資料救援的直接影響,可以更好應對各種故障情況。


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

  • 功能1:自動錯誤檢查和糾正(ECC)
    NAND Flash是SSD儲存資料的核心元件,在資料讀寫的過程中發生機率性錯誤,可能來自電腦異常開關機,導致資料寫入時發生錯誤,或在SSD製造過程中出現的損壞區塊(Bad Block),為了確保資料寫入SSD的完整性,ECC技術介入進行錯誤檢查,當錯誤檢查發現損壞區塊時,將資料從損壞區塊轉移至正常區塊,同時標記損壞區塊為Bad Block,防止資料寫入損壞的區塊。
     
  • 功能2:故障區塊管理(BBM)
    ECC技術負責自動進行錯誤檢查,當損壞區塊(Bad Block)出現時,交由故障區塊管理(BBM)進行處理,這包括SSD出廠產生和使用過程中產生的Bad Block,確保資料不再寫入這些損壞區塊,提高資料儲存的可靠性,故障區塊管理(BBM)確保資料安全性,同時也提高SSD的整體效能,這功能在遇到故障區塊時能夠迅速反應,保障資料不受損害。
     
  • 功能3:平均抹寫儲存區塊(Wear Leveling)
    快閃記憶體(Flash Memory)的特性讓『每個區塊都有寫入抹除的次數限制』,為克服快閃記憶體的寫入抹除次數限制,SSD採用了平均抹寫儲存區塊技術(Wear Leveling),這項技術是確保每個儲存區塊均勻分擔寫入和抹除的工作,最大化提升記憶體晶片的耐用度和穩定性,透過智能分配寫入並延長SSD的使用壽命。
     
  • 功能4:垃圾資料回收機制(GC)
    快閃記憶體(Flash Memory)因其不可覆寫(Overwrite)的特性,在寫入操作後產生大量垃圾資料,為了解決這問題,引入垃圾資料回收機制(GC)結合Trim指令的應用,這機制能夠快速清空垃圾區塊的資料,讓控制晶片視為空白無資料的區塊,保持SSD的使用空間和效能。
     
  • 功能5:硬體加密(AES 256 bits)
    SSD硬體加密提供高度安全性,AES 256 bits的硬體加密技術保障資料的安全性,在SSD遺失或失竊的情況下,盜取或復原資料的可能性極低,為使用者的資安提供了更為安全的保障。


▼SSD的儲存晶片(Flash Memory)


SSD儲存資料的重要元件是快閃記憶體晶片(Flash Memory),晶片主要分為『NOR Flash』『NAND Flash』兩種類型,其中NAND Flash更被廣泛應用並成為主流,擁有較大的儲存容量和快速的讀寫速度,NAND Flash成為各種裝置的首選,這種受歡迎的原因是擁有多項優點。

SSD的Flash memory快閃記憶體示意圖
(SSD的Flash memory快閃記憶體示意圖)
 
  • 優點1:大儲存容量
    相較於NOR Flash,NAND Flash提供更大的儲存容量,SSD可以在更小的體積中容納更多的資料,滿足現代裝置對儲存資料量的需求。
     
  • 優點2:快速的讀寫速度
    NAND Flash以快速的讀寫速度脫穎而出,這種讀寫速度讓SSD能夠在極短的時間內完成讀取和寫入,提高電腦整體的效能。
     
  • 優點3:多種記憶體顆粒
    SLC(Single Level Cell,單層式儲存):每個儲存單元僅存儲一個位元,提供最高的讀寫速度和耐用度,成本相對較高。
    MLC(Multi Level Cell,多層式儲存):每個儲存單元存儲多個位元,提供較高的儲存密度,但讀寫速度和耐用度略低。
    TLC(Triple Level Cell,三層式儲存):每個儲存單元存儲三個位元,但相對於SLC和MLC,讀寫速度和耐用度更低。
    QLC(Quad-level cells,四層式儲存):每個儲存單元存儲四個位元,提供極高的儲存密度,但降低了讀寫速度和耐用度。
 
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的性能不僅是儲存顆粒的品質,還需要快取記憶體(RAM)的輔助,與傳統硬碟相同,SSD借助快取記憶體(RAM)協助主控(Controller)進行快速的資料處理,現今的SSD顆粒通常以TLC/QLC技術製成,儘管在抹寫次數和效能上稍遜於SLC/MLC,但透過整合RAM,製造商成功提升整體效能並延長產品的使用壽命。
 
  • 功能1:資料讀寫速度提升
    RAM的高速讀寫特性讓SSD能夠迅速讀取頻繁使用的資料,這意味作業系統或程式需要讀取資料時,RAM可以迅速提供對應的資料,提高電腦整體的速度。
     
  • 功能2:效能強化
    透過RAM的快取機制,SSD可以更有效管理資料的讀寫,減少對儲存顆粒的直接讀取,進而減輕SSD的負擔,提供更穩定和快速的效能。
     
  • 功能3:延長使用壽命
    RAM的加入提高了SSD的處理效率,同時降低對儲存顆粒的讀寫次數,這樣的設計減緩SSD儲存顆粒的耗損,延長了整體的使用壽命。

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作為一種由電路板(PCB)和多種晶片組成的儲存裝置,外觀因應裝置需求而呈現多樣性,包括筆記型電腦、桌上型電腦、平板電腦和外接固態硬碟...等,每一種裝置都根據需求而設計獨特的外觀和傳輸介面,並直接影響讀取速度和整體性能。
 
  • 介面1:SATA
    SATA的SSD外觀大小與2.5吋傳統硬碟相同,常見於早期筆電和桌機上,儘管價格相對較便宜,因為SATA介面的SSD受限於SATA傳輸頻寬(6GB/s),讀寫速度難以突破600MB/S的門檻,但相較於2.5吋傳統硬碟的約100MB/S讀寫速度,SATA介面的SSD仍然明顯快速。

SSD的SATA傳輸介面
(SSD的SATA傳輸介面)
 
  • 介面2:mSATA
    mSATA是由SATA衍伸而來的,同樣透過SATA通道,因此讀寫速度與一般SATA介面的SSD相當,主要特點是在於外觀的縮小,通常應用於筆記型電腦等空間有限的裝置。

SSD的mSATA傳輸介面
(SSD的mSATA傳輸介面)
 
  • 介面3:M.2
    M.2介面的前身為NGFF(Next Generation Form Factor),由英特爾(Intel)推出的一種嶄新連接介面,取代了mSATA介面,最初應用於筆記型電腦,用來推動小型化裝置的發展,M.2介面設計更靈活且高效,支援多種傳輸協議,包括SATA、PCI Express(PCIe)和USB,提供更大的擴展性和更高的傳輸速度,讓M.2的SSD成為現今高效能和高擴展性的首選。

SSD的M.2傳輸介面
(SSD的M.2傳輸介面)
 
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
 

②SSD可以使用多久?


我們首先要了解『SSD是一種消耗品』,它的壽命時間無法確定多長,因此建立良好的資料備份習慣很重要,原廠通常提供2-3年甚至5年的保固期,當SSD在保固期內發生故障,可以向原廠申請更換,但原廠並不提供資料救援的服務,因此重要的資料,進行異地的資料備份是保障資料的最好方法,如果想了解資料備份的方法,請參考我們這篇《資料備份全攻略:認識5個備份方法與觀念》。
 
  • 晶片製程和類型
    SSD使用的晶片主要分為MLC和SLC兩種類型,MLC晶片一次儲存2個位元,製造成本較低,但壽命較短,約為10000次的抹寫次數;相對SLC晶片一次儲存1個位元,成本較高,但壽命較長,約為100000次左右的抹寫次數。
     
  • 抹寫次數
    SSD的使用壽命與抹寫次數息息相關,SSD達到一定的抹寫次數,儲存晶片可能無法正常讀取,但在一般使用情況下很難達到這個極限,因為SSD通常具備抹寫均衡的機制,減緩晶片的老化速度。
     
  • 故障的不同特點
    相較於傳統硬碟,SSD在故障之前通常沒有徵兆,我們電腦突然當機或重開機後,SSD就發生無法讀取的情況,因此我們建議將SSD作為開機磁碟區或執行應用程式,而將重要資料存放在傳統硬碟上,同時建立良好的異地備份。
 

③SSD修復和資料救援技術


SSD修復和資料救援的可能性?我們說明兩種主要情況,並了解專業資料救援公司在應對這些問題的技術手段。
 
  • 不需解焊晶片的情況
    電腦如果能夠讀取SSD的正確容量並在磁碟管理中可以偵測,通常不需要解焊晶片來執行救援,可能是晶片區塊受損(Bad Block)、主控晶片(Controller)不穩定、系統格式受損...等原因引起,在這種情況下,專業的資料救援公司可以透過設備和技術進行韌體(Firmware)和其他修復,能夠解決故障狀況並救回資料。
     
  • 需要解焊晶片的情況
    SSD在電腦完全無法偵測時,就需要透過更複雜的資料救援步驟,需要將『晶片解焊下來並放置在匹配的設備上進行讀取』,然後由專業工程師進行人工組合檔案架構,這是相對困難且耗時的資料救援過程,因為需要進行晶片的分析和讀取,並要符合主控版本的韌體進行組合,這樣的資料救援難度極高並需專業設備的支援。

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


在面對SSD故障無法讀取的情況時,許多人會自行嘗試在網路上的解決方法,例如更新驅動程式、更新SSD韌體...等,但請不要輕易執行「Chkdsk」指令,雖然這是在傳統硬碟上經常使用的修復方式,但在SSD故障的情況下,執行Chkdsk指令可能導致資料無法挽回的後果,我們建議在SSD故障的情況下,委託專業的資料救援公司協助,而不是執行可能有風險的操作,以下是一些常見的SSD故障狀況:
 

①SSD資料不小心刪除


在SSD上不小心刪除重要資料是一種常見的情況,即使不慎刪除資料,仍然有機會進行資料救援,但確認資料已經遭覆蓋後,想要復原的機會就會大幅降低,因為SSD可能擁有垃圾資料回收機制(GC)和Trim指令,會將刪除的資料完全抹除且無法恢復,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》。
 
  • 資料覆蓋原理
    在SSD上刪除檔案實際上是『標記為可以覆蓋的狀態』,而不是徹底抹除,當新的資料寫入時,才會真正覆蓋原有的資料,因此在資料完全覆蓋之前,有機會透過網路上資料救援軟體救回已刪除的檔案。
     
  • 垃圾資料回收機制和Trim指令
    一些SSD擁有垃圾資料回收機制和Trim指令,可以提高SSD的讀寫效能,但可能也會將已刪除的資料完全抹除,在這種情況下,復原資料的難度會增加。
     
  • 良好的資料備份習慣
    為了避免重要的資料損失,建議建立資料備份的習慣,這是最安全和可靠的方式,避免操作失誤導致資料損失的風險。

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


在開始使用SSD之前,進行格式化建立系統格式重要的步驟,但有時候未安全卸除裝置、不正常的關機...等,可能導致SSD的系統格式異常,導致電腦無法正常讀取,如果想了解格式化的正確方式,請參考這篇《硬碟格式化教學,學習如何正確格式化》。

▼系統格式異常的建議
 
  • 建議1:備份重要資料
    在進行任何修復操作或格式化之前,請先備份重要的資料。
  • 建議2:安全卸除裝置
    在移除SSD之前,利用作業系統的安全移除裝置功能,避免不正常的中斷導致系統格式異常。
  • 建議3:正確開關機
    避免強制關機,特別是在SSD在執行寫入時,正確的開機和關機步驟能夠減少系統格式異常風險。
  • 建議4:正確的系統格式
    不同的作業系統需要不同的系統格式,檢查SSD的系統格式與作業系統相容,避免格式異常。
  • 建議5:專業修復軟體
    SSD製造商提供了修復工具,可以用來檢測和修復系統格式異常的問題。
  • 建議6:委託專業協助
    如果無法自行解決問題,建議委託專業的SSD資料救援公司協助,擁有專業設備和技術可以處理SSD系統格式異常的問題。

▼常見系統格式的類型
 
  • NTFS:
    特點:Windows系統下使用,支援大容量磁碟區。
    相容性:Mac只能讀取,無法進行寫入。
     
  • APFS、HFS:
    特點:主要用於Mac系統,支援讀取和寫入。
    相容性:Windows無法讀取和寫入,需要其他軟體的支援。
     
  • exFAT、FAT32:
    特點:exFAT、FAT32有更高的相容性,兩者皆可在Windows和Mac系統上進行讀取和寫入。
    相容性:Windows和Mac均可進行讀取和寫入。

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)
 

③SSD無法讀取


SSD無法讀取是在日常使用中的一種困擾,可能原因是主控異常、物理性故障、區塊受損(Bad Block)...等的問題,以下提供建議的解決方案,用於應對SSD無法讀取的問題。
 
  • 原因1:主控(Controller)異常
    主控是管理SSD的重要元件,當主控發生異常時,就會導致無法正常讀取,可以試著更新SSD的韌體版本,原廠通常會釋出新的韌體來修復一些問題。
     
  • 原因2:晶片物理性故障
    SSD的晶片發生物理性故障導致無法讀取,這時候需要專業的SSD資料救援公司協助,因為需要透過專業的工具拆焊並讀取晶片,再由工程師進行人工組合,這是一個複雜的技術。
     
  • 原因3:區塊受損(Bad Block)
    Bad Block是指SSD的儲存晶片某些區塊因物理損壞而無法正常讀寫,長時間使用、過度寫入或製造過程中的瑕疵都可能導致Bad Block的出現,我們建議定期備份資料,為了防止Bad Block影響資料的完整性。

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


當磁碟管理或磁碟工具中發現SSD的容量異常,甚至無法正確辨識,可能意味著主控發生異常,進而導致無法讀取裡面的資料,在這類情況下,建議謹慎的應對處理,以免導致SSD受損更嚴重。
 
  • 原因1:主控異常
    SSD的主控發生異常時,可能導致無法辨識容量和讀取資料,建議立即停止讀取。
     
  • 原因2:SSD電路異常
    SSD的電路元件發生異常,就會影響主控的正常運作導致容量異常,在面對電路異常時,建議委託專業的SSD資料救援公司協助。
     
  • 原因3:僅辨識主控晶片
    SSD只能辨識主控晶片,無法正確偵測儲存的資料,需要專業的資料救援公司透過設備和技術進行修復。
 

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