天碩工業級M.2 NVMe SSD固態硬盤LDPC糾錯引擎升級
http://www.sharifulalam.com 2025-07-01 16:23 來源：天碩
一次微不足道的數據錯誤，可能導致數十萬的虧損風險。在嚴苛的工業環境中，數據的精準不是優選項，而是生死線。天碩 (TOPSSD) 憑借自研主控芯片和深厚的固件技術積累，結合自研4K LDPC ECC算法，將產品的UBER（不可糾正錯誤比特率）降至超低的 10^(-17)，為核心數據鑄就堅不可摧的屏障。
天碩G55 Pro M.2 NVMe工業級固態硬盤以自研PCIe Gen3x4主控+100%純國產元器件實現了3600MB/s高速讀取，-55℃~85℃的超寬溫域穩定運行；以硬件級PLP掉電與固件協同保護全盤，支持智能軟銷毀功能。產品設計滿足工業級抗振耐沖擊標準，擁有200萬小時+ MTBF高可靠認證及GJB2017體系背書，精準契合國產化存儲對高性能、高可靠、高耐用的嚴苛需求。該產品已廣泛應用于智能制造、雷達系統、電力等領域。
壞塊
要理解SSD為什么需要ECC (Error-Correcting Code;糾錯碼)，就需要先理解什么是壞塊。壞塊指含有一個或多個無效位的內存塊，可能出廠即存在或在使用中產生，導致數據不可訪問、容量降低、性能下降，直至設備故障。
NAND閃存性能下降和位錯誤
為了管理壞塊，固態硬盤會通過編程實現 ECC 和 NAND 塊映射。當檢測到壞塊時，壞 塊中的數據將傳輸至空閑塊，并執行特定的糾錯碼來檢測和糾正位錯誤，以減少無效數據。隨著單元尺寸縮小和每單元比特數增加，以下因素會加劇性能下降和誤碼率上升：
（P/E）周期：寫入和擦除的恒定周期要求對NAND單元施加高壓，從而在隧穿氧化層上造成應力并削弱隧穿氧化層。這會導致電子從浮柵泄漏，NAND閃存單元性能下降。
每單元更多位： 新的閃存技術為提高密度，每單元存儲更多位會縮小電壓閾值分布的間隙，引起電壓偏移，并因單元間更緊湊而產生干擾，導致誤碼。
天碩NAND閃存設備中的錯誤檢測和糾正
ECC是糾正NAND錯誤的關鍵技術。與其他采用簡單糾錯算法的產品不同，天碩G55 Pro M.2 NVMe SSD所使用是更高級的機制：天碩自研的4K LDPC ECC。
LDPC（低密度奇偶校驗）
LDPC碼，也稱Gallagher碼，它們具有解碼軟位數據和硬位數據的能力。在Gallagher的論文中，低密度奇偶校驗碼被定義為“一種校驗矩陣中1的分布非常稀疏的線性二進制分組碼”，這意味著1比0要少。其具有以下優勢：
1.低解碼復雜度
2.能夠同時利用NAND中的硬位和軟位信息進行解碼
3.良好的短塊性能
4.為長塊提供“近容量”（接近香農極限）性能
LDPC碼是目前最先進的糾錯算法。而天碩自主研發的4K LDPC ECC技術，則在原有技術基礎上進一步強化，實現了更低的數據錯誤率，增強了產品可靠性：
糾錯強度倍增：天碩的4K LDPC通過優化奇偶校驗矩陣密度和解碼算法，糾錯能力較傳統LDPC提升數倍，尤其在處理高誤碼率場景（如極端溫度、輻照環境）時表現更穩定。
適配高密度閃存：針對長江存儲等3D NAND的高密度架構，4K LDPC優化了電壓閾值分布偏移的容錯性，減少因單元干擾導致的數據錯誤。
天碩的先進錯誤檢測和糾正技術，將數據出錯的可能性降至極限，為工業存儲產品帶來了更強大的可靠性。
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