固態硬盤的電源供應總會面臨頻繁關閉的情況。在正常情況下，當計算機系統關閉（或者進入睡眠或休眠模式）時，主機會向存儲設備發送信號，指示電源即將關閉，硬盤會向主機發回確認命令已收到的消息。在發送此確認消息之前，固態硬盤會完成所有未完成的寫入，并保存已更新的數據尋址信息。而在意外斷電的情況下，主機則無法提前發送關機通知，硬盤無法完成最終操作，因此可能導致數和尋址信息丟失。

MLC NAND 的工作原理

多級單元 (MLC) NAND 技術雖然將以實惠的價格普及高性能存儲變成現實，但MLC NAND 也有其局限性。業界的大多數 MLC NAND（包括美光的產品）都是每個單元包含兩位。NAND 存儲單元排列在存儲頁中，通常，所有存儲頁會同時編程，并分為下頁 (LowerPage) 和上頁 (Upper Page)。

對 NAND 單元編程就是執行信號分布的過程。在此信號的移動過程中如果發生意外斷電，可能導致上頁程序未完成；甚至還會導致很久之前編程的相鄰的下頁數據損壞。

應對之策

在客戶端計算（臺式機、筆記本電腦和專業平板電腦）中，“靜態數據”是指實際保存到存儲介質的主機或用戶數據。“傳輸中的數據”是指從主機發送到硬盤但尚未提交到介質的寫入，或是正在進行但尚未完成的寫入。傳輸中的數據還指暫時緩存到易失性存儲中，確認要寫回主機但尚未提交到 NAND 設備的數據。

圖 1：美光M500 消費級固態硬盤上的陶瓷保持電容

對于客戶端計算（臺式機、筆記本電腦和專業平板電腦）所用的固態硬盤，發生意外斷電時，有靜態數據保護通常就足夠了。美光 M500 固態硬盤（或更高版本）使用由美光專有固件控制的硬件來實現靜態數據保護。具體來說，美光固態硬盤的設計人員增加了一個專用微控制器、一個保持穩壓器和一組標準陶瓷電容器（如圖1所示），用以檢測和應對電源發生的意外事件。微控制器持續監控電源的完整性(VCC)，當 VCC 低于一定水平時，微控制器向固態硬盤主控制器發出信號，停止接收來自主機的新寫入，停止所有新 NAND 操作（包括后臺寫入操作），并觸發保持穩壓器，以便從電容器向 NAND 組件放電。

與客戶端計算相比，企業計算中的數據丟失保護要重要得多。任何進行中的寫入都必須完成，任何緩存到易失性存儲中的數據都必須提交到 NAND 設備并加以保護。因此，美光的企業級固態硬盤實施了更重要的電容性解決方案。

如圖 2 所示，企業級固態硬盤未采用標準的表面貼裝陶瓷電容器，而是使用更大的鉭電容器，可以存儲更多電量并放電更長時間。

圖 2：企業級固態硬盤上的鉭保持電容示例

美光的工程師竭盡全力保護美光固態硬盤上存儲的數據， 若想了解更多美光科技如何在客戶端和企業級固態硬盤 (SSD) 中運用數據保護機制，減少意外斷電造成的損失，請點擊閱讀原文，獲取完整版白皮書。