我有個迷思 - USB/SSD 這類快閃記憶體儲存媒體,體積小資料密度高,不像硬碟有機械結構故障的風險,也不像光碟有塗料變質問題,是長期儲存資料的絕佳選擇。

但這兩天我才知道,SSD/USB 行動碟沒插電一直放著,時間太久資料是會消失的! 並不適用以年為單位長期保存資料。換言之,SSD 速度快、效能好,適合當系統碟或頻繁存取的資料媒體。至於要長期保存較少存取的「冷資料」,一般還是建議存在硬碟,資料比較持久,單位儲存成本也低。

SSD 資料會遺失的原因出在快閃記憶體(Flash Memory)靠儲存電子形成電位差表示 0 跟 1,未插電時也會因自然漏電形成壓降,壓降到一定程度便無法正確判讀。如果出錯數量不多且在開機狀態,控制晶片會自動修正問題,讓我們感受不到錯誤;但若沒插電長期放著,一旦出錯數量累積到無法自動修正的程度,資料便會遺失。

詳細原理可以看下面這張圖,SSD 靠 Tunnel Oxide 這堵牆把電子鎖在 Floating Gate 記憶位元狀態,每次寫入及抺除電子通過 Tunnel Oxide 會對其產生損耗,次數多了牆便會出現破洞,漸漸關不住電子,這個儲存單元就算壞了。(這也是為什麼 SSD/USB 碟有一定寫入次數限制的原因)


圖片來源

資料保存能力與溫度及時間有關,輕微受耗的 Tunnel Oxide 在低溫下還能鎖住電子,溫度愈高愈可能漏電造成資料錯誤。

以下是 Intel 2015 提出溫度與資料保存時間關聯表:
(註:這是七年前的資料,新一代產品數據可能不同。晶片製程主流由 MLC 變成 TLC,薄膜層更薄,耐用度下降)


圖表來源

未插電(Power Off)的狀態下,溫度愈高電子愈活躍,漏電率上升讓資料保存期限愈短。而寫入資料(Active)剛好相反,溫度愈高導電性愈好,電子通過 Tunnel Oxide 對材料的損傷愈小,設備愈耐用。

SSD 產品需符合一定的資料保存能力標準。消費級 SSD 產品(每天使用 8 小時),若寫入溫度為 40℃,要能做到不通電放在 30℃ 環境資料保存一年(52週)。但如果儲存溫度境上升到55℃,不通電兩週後資料便可能遺失。

企業級 SSD 產品(7x24)因使用時間長 Tunnel Oxide 耗損較快,工作溫度 55℃,斷電後保存在溫度 40℃ 下,資料至少要能保存超過三個月。

所謂 52 週、三個月,並不是說超過這個時間一定會掉資料,而是發生錯誤機率(UBER 及 FFR)超過容許值,視為無法可靠保存資料。

【UBER 及 FFR】參考

  1. 無法修正位元錯誤率 (Uncorrectable Bit Error Rate,UBER) 表示在測試時間間隔中,無法修正的位元錯誤數除以總傳輸位元數的值。
  2. 功能性錯誤要求 (Functional Failure Requirement,FFR)表示寫入過程中累計的功能性錯誤。

這次我也學到關於 SSD 壽命的知識 - SSD 記憶體因有寫入抹除次數上限,產品規格有個耐用度指標叫 TBW,TotalBytes Written,意指總共可寫入多少資料,在此 TBW 上限之內,SSD 的可用容量、UBER、FFR、資料可保存時間必須符合標準。TBW 可視為 SSD 的壽命長短,通常是容量的數百倍,例如 Kingston 這款 SSD為 800 倍:512GB SSD - 400TBW,1TB - 800TBW。

要查詢 SSD 的 TBW 可用 Crystal Disk Info 等工具。以我的筆電為例,256GB 系統碟 SSD,壽命為 144TBW,使用五年已累積 23.6TBW:

256GB 資料碟的產品規格為 100TBW,四年約累積到 2TBW:

【結論】

SSD 或 USB 碟長期不使用時,的確有可能因為漏電造成資料遺失,而資料儲存環境溫度愈高,資料保存時間愈短。但以台灣年均溫 30 度以下,一年應該沒問題;若經常使用,靠控制晶片自動校正,資料可靠性與保存時間會再更長。如果要長期保存冷資料,硬碟還是便宜又可靠的選擇。
(感謝讀者 Jason Huange 補充,久放未用的 SSD 可插電放上一兩天,SSD 在閒置時會啟動檢查校正資料的維護作業,可再降低資料遺失機率)

而萬流歸宗,還是要回到萬無一失的無敵策略:備份備份再備份就對了!

【參考資料】


Comments

# by 馬克

也許可以考慮冰起來

# by William

所以現在筆電都用SSD,如果長時間不用也有可能會資料消失導致無法開機?😮

# by Jimmy

長知識了,謝暗黑神

# by 路邊的小人物

上次做完公司部屬的W11系統使用SSD備份了一顆,放了大概兩個月,結果裡面資料就不見了....,那顆SSD使用才不到12小時🤣,拿去給認識的救援公司,結果他們也說救不回來(SSD本身並沒有壞掉,重新format後再事務機上用還是頭好壯壯)

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