SSD修復可以救資料嗎?這篇弄懂SSD的原理

RDATA
12 min readDec 31, 2020

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▼目錄

SSD可以修復?SSD可以資料救援嗎?這是許多人的疑問,現在固態硬碟(SSD)是電腦、筆電必備的硬體,原因是:『SSD的讀寫速度快、體積小、重量輕』,SSD和傳統硬碟相比價格較高、容量未能接近傳統硬碟,但SSD讀寫速度獲得各大電腦原廠和使用者的青睞,由於SSD在故障前和傳統硬碟相比比較沒有徵兆,SSD的資料一定要勤做備份,睿卡科技說明SSD原理和SSD修復救資料的解決方法。

固態硬碟(SSD)可以資料救援嗎?

這是許多人的疑惑,『以我們專業的角度回答是:可以的』,但前提是SSD的儲存晶片(Memory)沒有嚴重受損,如果儲存晶片已經損壞嚴重就無法救援資料,我們說明SSD的原理和功能、機制。

①固態硬碟(SSD)的原理

SSD的原理和傳統硬碟完全相異,傳統硬碟是機械式讀寫磁片(Disk)儲存資料,磁片如果沒有刮傷嚴重,很大機率可以救回資料,但SSD是透過晶片式讀寫,如果晶片受損嚴重就完全無法救援資料,但SSD讀不到不一定是晶片造成的,『SSD主要是由控制晶片和儲存晶片組成』,網路常見一些名詞:SATA、mSATA 、PCIe、M.2…等,這些指的是SSD傳輸介面,主要是影響SSD的速率,讓我們帶您深入了解SSD。

  • SSD的控制晶片(Controller)

SSD的常見控制晶片廠牌有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)

▼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SSD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,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,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)

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)

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』『NAND Flash』二種,常見的SSD使用是NAND Flash,因具有較大的儲存容量,讀寫速度快…等優點。

(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SLCMLCTLCQLC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)輔助控制晶片(Controller)進行資料的處理;現今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吋傳統硬碟的讀寫速度(100MB/s),也快上好幾倍。

(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)

▼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)

▼M.2的SSD三個類型
M.2類型B keyM keyB+M key支援通道SATA、PCIe x2SATA、PCIe x4SATA、PCIe x2、PCIe x4裝置端插槽Socket 2Socket 3Socket 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

②固態硬碟(SSD)可以使用多久?

使用者一定要謹記一點就是:『SSD和其他儲存裝置都是消耗品』,沒有辦法保證使用壽命可以使用多久,所以說資料備份才是王道。

在選購傳統硬碟和SSD,SSD的各家廠牌都提供2–3年保固期甚至有5年保固期,所以SSD故障讀不到可以在保固期內到原廠更換,但原廠不會提供資料救援的服務,所以重要資料一定需要勤做備份,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。

我們提到SSD有個機制是『抹寫次數』,抹寫到一定的次數,儲存晶片就可能無法正常的讀取,但很少會有使用者用到這個次數,再來和傳統硬碟相比SSD故障前比較沒有徵兆,因為SSD的電腦突然當機或重新開機,就可能無法讀取,建議使用SSD的使用者用於當開機磁碟區或跑程式,重要資料還是要做好異地備援。

③固態硬碟(SSD)修復和資料救援技術

我們已經了解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SSD資料救援公司在搶救SSD的資料,主要分為兩個類型。

▼不需解焊晶片

SSD不需解焊晶片的情況是SSD在作業系統(OS)可辨識,常見故障原因是晶片有Bad Block造成異常、Controller不穩定、系統格式受損…等問題導致無法讀取,這類狀況可以直接透過專業設備,進行韌體(Firmware)修復和人工修復就可以順利救援SSD的資料。

▼需要解焊晶片

如果SSD在作業系統完全無法辨識,這時候必須『將晶片解焊』下來,並放置在匹配腳位的設備讀取、分析,最後工程師再進行人工組合檔案,此類型的資料救援困難度非常高,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)常見的故障狀況

SSD故障已經是讀不到的狀態,使用者可以自行嘗試更新驅動程式(Driver)、更新SSD韌體…等方式,但千萬『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,如果一執行錯誤指令,都會導致SSD的資料受損,更嚴重的情況是檔案架構(File System)損壞,連專業的SSD資料救援公司也無法恢復。

①固態硬碟(SSD)資料誤刪除

如果不小心在SSD刪除資料,還是有機會可以救援資料,但如果是遭到覆蓋檔案是無法恢復,也有部分的SSD有垃圾資料回收機制(GC)搭配Trim指令,這類狀況會將刪除的資料完全抹除,是完全無法恢復資料,所以在SSD刪除資料前,一定要特別留意。

②固態硬碟(SSD)的系統格式異常

SSD在使用前需要經過格式化(Format)才可以讀取,格式化就是賦予給SSD系統格式,所以SSD的系統格式受損也會導致電腦無法讀取,通常是外接硬碟、外接SSD『沒有安全地卸除裝置』導致這個狀況。

▼系統格式的常見類型

  • NTFS:Windows可讀寫、Mac只讀。
  • APFS、HFS:Mac可讀寫、Windows無法讀寫。
  • exFAT、FAT32:Windows、Mac皆可讀寫。

③固態硬碟(SSD)無法讀取

如果SSD故障無法讀取通常是Controller異常導致,這類狀況可以自行嘗試更新SSD的韌體,如果SSD一樣讀不到,代表是晶片的物理性故障問題,建議委託專業的SSD資料救援公司幫忙,因為需要專業設備解焊Flash Memory讀取、分析和工程師人工組合檔案。

④固態硬碟(SSD)容量異常

SSD在Windows的磁碟管理和Mac的磁碟工具,發現SSD的容量異常和無法讀取,很大可能是SSD的Controller異常導致,所以作業系統無法偵測SSD的容量,這類情況,建議不要再繼續讀取SSD,避免SSD受損更嚴重,請委託專業的SSD資料救援公司幫忙救援。

固態硬碟(SSD)修復的資料救援

使用者遇到電腦無法開機、SSD無法讀取…等問題,但SSD有重要的資料需要搶救,睿卡科技擁有SSD救援的專業設備和技術工程師,我們提供詳細《SSD資料救援的服務》和《資料救援費用》,可以幫忙搶救SSD的資料。

一、檢測SSD固態硬碟

可以親自至現場送修,我們也提供『免運費快遞到府取件』,專業工程師收到SSD後,花費半天時間檢測後並說明SSD是否可進行資料救援和報價費用。

二、SSD救援報價和救援機會

工程師檢測SSD完成後:

說明SSD的受損狀況及救援機會

  1. 救出資料的報價費用
  2. 預估花費的工作時間
  3. 同意報價後工程師立即進行救援工作

三、SSD資料救援作業

工程師定期回報SSD的救援進度,完成搶救立即通知使用者,如果SSD沒有成功救出資料則不會收取報價的費用,給客戶最大的保障沒有白花錢的風險。

四、檢查SSD救出的資料

工程師搶救資料完成後由使用者親自確認檔案,開啟檔案是否正常及確認是否救出重要資料,確認沒有問題才會收取報價費用並將資料交付。

文章來源:睿卡科技資料救援 https://www.r-data.com.tw

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