为什么会有 80GB / 320GB 这样 "非标准" 容量的存储卡

msz09861 · 发表于 2022-10-20 16:28:12

在过去很长时间里，存储卡的容量都是 2 的 N 次方，比如 2GB、4GB、8GB、16GB…… 但在 CFast、XQD、CFexpress 卡出现以后，市场上就出现了 80GB、120GB、240GB、325GB……等“非标准规格”。这背后的原因是什么？正式动笔后，我发现这件事情并不是三言两语能够讲清楚的……

ET 会尽量剥离掉与大家关系不大的知识点，大家在阅读时也可以忽略括号和 * 内的部分。

科普

存储卡、固态硬盘都以闪存颗粒（NAND Flash）作为存储介质，而闪存颗粒本身是有擦写次数限制的（即写入寿命）。为了平衡闪存颗粒不同区块（block）的磨损程度，延长使用寿命，就需要借助一些预留空间 —— 这就是第 1 层 OP 空间（Inherent OP）。

几乎所有存储卡、固态硬盘都会因为因为第 1 层OP 空间而产生容量差额，128GB 存储卡可用容量约为118GB、512GB 存储卡可用容量约为 474GB……这个差额并不是固定值，但总体上会在 7% 左右。大概是因为机械硬盘也会因为1000 进制和 1024 进制而产生约 7% 的差额，所以厂商们并不会因为第 1 层 OP 空间而变更产品的标注容量 —— 所以，第 1 层 OP 空间的存在无法解释为什么会有标称容量为 80GB、120GB、240GB 的产品。

* 1TB 机械硬盘在操作系统内显示的可用容量约为 931GB。

预留空间不仅关系到寿命，它的大小还会影响存储性能（特别是随机读写和低可用容量时的性能）。所以，一些厂商就会在剩余容量里再划走一部分—— 这就是第 2 层 OP 空间（Factory-set）。因为又少了一部分容量，厂商们必须要调整标称容量了：所以从128GB 中衍生出了 120GB、256GB 中衍生出 240GB、512GB 中衍生出500GB 和 480GB。

* 在固态硬盘上还有第 3 层 OP 空间，这里不再展开。

小结一下：因为第 2 层 OP 空间的原因，所以出现了 120GB、240GB、480GB 这样“非标准”容量的产品。而无论是 64GB、128GB、256GB 这样的标准容量，还是 120GB、240GB、480GB 这样的非标准容量，都会因为第 1 层 OP 容量而产生标称容量和实际可用容量的差别。

讲完了么？不好意思，还没有…… 接下来我们要讲另一个因素。

闪存技术的最主要发展方向是密度更高、单价更低，与之相比，速度和寿命其实是排在次要位置的。从 SLC、MLC 再到现在的 TLC、QLC，容量大了、价格低了，但也带来了“掉速”问题—— 持续写入较多数据时，写入速度会出现断崖式下降。明明存储卡标称速度超过了 1000MB/s，结果无法持续录制 2600Mbps（325MB/s）的视频，这就是掉速造成的。

为了解决这个问题，一些存储卡厂商使用了名为“全盘 pSLC”的工作模式（p=pseudo，有伪 / 假的意思，也翻译成“模拟 SLC”），直白来说就是把当前主流的 TLC 闪存颗粒当作 SLC 颗粒使用。这确实能让写入速度成倍提高，而且几乎不存在“掉速”问题，但代价就是可用容量只有原本的 1/3。

产品 1：使用 256GB TLC 闪存颗粒，产品标称容量为 80GB，实际可用容量只有约 74.4GB。

产品 2：使用 512GB TLC 闪存颗粒，产品标称容量为 160GB，实际可用容量为 148GB。

产品 3：使用 1TB TLC 闪存颗粒，产品标称容量为 320G，实际可用容量为 298GB。

产品 4：使用 2TB TLC 闪存颗粒，产品标称容量为 660GB。实际可用容量为 614GB。

必须强调的是：市场上也有采用“部分 pSLC”模式的产品。比如某产品的标称容量为 80GB，系统显示规格为 86GB，实测持续写入超过 16GB 后出现掉速。推测它将 48GB 空间设置为 pSLC 模式，获得 70GB 低速+ 16GB 高速的空间组合（实际可用容量接近 80GB）。这意味着连续写入超过 16GB 数据后，清空缓存的速度会大幅下降容易出现卡壳情况，高码率视频拍摄也可能发生中断。

* 在固态硬盘产品上，其实还有更灵活的 OP 空间和 pSLC 模式。

看晕了？那只记结论吧：并不是标称容量为 80GB、160GB 的产品都不会掉速。尤其是一些价格比较便宜的产品，还要看看实际测试。