NAND Flash Fundamentals

NAND flash 是現代 SSD 的底層儲存介質，理解它的物理特性是學習所有 SSD 相關主題的基礎。我們需要知道 SLC、MLC、TLC、QLC 等不同 cell type 如何在每個 cell 中儲存不同數量的 bit，以及它們在容量、速度與耐久性之間的取捨。NAND flash 的儲存結構是階層式的：page 是最小的讀寫單位，多個 page 組成一個 block，block 再往上組成 plane 與 die。最關鍵的物理限制是 erase-before-write constraint——我們無法直接覆寫已經寫過的 page，必須先將整個 block 抹除才能重新寫入。每個 block 能承受的 P/E cycle 數量有限，超過後 cell 就會開始不穩定，這也是 SSD 壽命的根本瓶頸。理解這些基礎限制，我們才能明白為什麼 SSD 的韌體需要如此複雜的管理機制。

Key Concepts

我理解 SLC、MLC、TLC、QLC 的差異，以及它們在容量、速度與耐久性（endurance）之間的取捨

我理解 NAND flash 的儲存階層結構：page 是最小讀寫單位，多個 page 組成 block，block 再往上組成 plane 與 die

我理解 erase-before-write constraint，知道為什麼無法直接覆寫已寫入的 page，必須先將整個 block 抹除

我知道每個 block 的 P/E cycle 數量有限，並理解這如何決定 SSD 的壽命與 retention 特性

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