SD NAND(以及所有闪存设备)的 “擦写寿命” 本质上是指单个存储单元能承受的 “编程 / 擦除周期(Program/Erase Cycle,简称 P/E 周期)上限。但 “3000 次”(以 TLC 为例)并非指 “达到次数后设备立刻报废”,而是一个 “阈值参考”—— 超过这个次数,存储单元的可靠性会显著下降,但设备是否 “挂掉”,还取决于闪存的管理机制和实际使用场景。
闪存的存储单元(由浮栅晶体管组成)通过 “注入 / 释放电荷” 记录数据:
每次 “先擦除、再写入” 的完整过程,就是一次 “P/E 周期”。
由于浮栅晶体管的绝缘层(氧化层)在电荷注入 / 释放时会受到电子冲击,反复操作会导致绝缘层磨损、漏电,最终无法稳定保存电荷 ——单个存储单元能承受的最大 P/E 次数,就是它的 “擦写寿命”。
TLC(Tri-Level Cell,每单元存储 3bit 数据)的理论擦写寿命通常为 3000-5000 次,这是指:单个存储块(Block)在经历 3000 次 P/E 后,电荷保存能力会大幅下降,可能出现数据错误(如写入后读取值与写入值不一致)。
但 SD NAND 是由大量独立的 “存储块(Block)” 组成的(例如一个 32GB TLC SD NAND 可能包含数千个块),且内置了坏块管理机制:
闪存控制器的磨损均衡(Wear Leveling)算法是延长设备整体寿命的核心:
因此,“3000 次” 是单块的理论上限,而设备整体寿命远高于这个值—— 实际寿命取决于块数量、备用块比例、磨损均衡效率,以及写入数据的频率和方式。
当 TLC SD NAND 的 P/E 次数累积到一定程度时,失效通常表现为:
只有当上述问题严重到无法满足基本功能(如车载设备无法记录数据、系统无法启动),才认为设备 “报废”。这个过程是 “逐渐恶化” 的,而非 “3000 次一到立刻罢工”。
假设一个 32GB TLC SD NAND(单块容量 128KB,共约 200,000 个块,预留 10% 备用块),每天写入 10GB 数据(且数据均匀分布):
在轨道交通等对可靠性要求极高的场景,通常会选择 SLC(10 万次以上 P/E)或 pSLC(通过固件将 MLC/TLC 模拟为 SLC,寿命提升 10 倍以上),以确保长期高频写入下的稳定性。