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闪存价格上涨，三星赚了很多钱。事实上，它的基本原理在20世纪80年代以后基本上没有改变。其组成和场效应管(MOSFET)十分类似：
它由：源极（Source）、漏极（Drain）、浮动栅（Float Gate）和控制栅（Control Gate）组成。相对于场效应管的单栅极结构，闪存是双栅极结构。浮动由氮化物夹在二氧化硅材料中（Insulator）之间构成。
我们的写作操作（Program)是这样：
将电子(带负电)吸入浮动栅加正电压。此后，由于浮动栅上下的二氧化硅材料不导电，这些电子被囚禁（Trap）在浮动格栅中，你不能出去。这样，无论未来是否控制格栅电压，这种状态都会保持下去，因此闪存可以断电以保存数据。注意，在操作完成后，闪存单元存储，以后我们会介绍为什么。
我们的擦除操作（Erase）刚好相反：
在源极加正电压极之间的隧道效应，将注入浮空栅的负电荷吸引到源极，排空浮动栅的电子。此时，读取状态为1。
那为什么电子是0，没有电子是1呢？我认为读取时需要给控制栅增加一个低读取电压。对于被子Program对于闪存单元，被囚禁的电子可以抵消读取电压，导致源极和漏极处于关闭状态：
相反，在控制栅的低电压作用下，源极和漏极处于导通状态：
也就是说，如果闪存单元的状态是通过向控制栅添加读取电压来判断漏极-源极之间是否处于导通状态来读取的，Program是关闭了OFF状态，0；被子Erase它处于导通状态ON，为1。
理论上，闪存可以单独擦除和编程每个单元。但为了节省成本，控制栅上的擦除电压实际上是整个块（Block）连接在一起，这就是为什么擦除要以块为单位。
每次电子进出浮动栅周围的二氧化硅，都会导致其老化：
从长远来看，浮动格栅不能很好地锁定电子，电子会丢失，导致泄漏电极-源极之间是否处于导向状态错误，然后数据读取错误。闪存控制器将在校准后标记为不可用的错误OP找一个空间来代替它，在那里FTL表里改变对应关系。
老狼：杂谈闪存三：FTLzhuanlan.zhihu.com
而 SLC（Single-Level Cell）的省钱版：MLC（Multi-Level Cell） 和 TLC（Triple-Level Cell） 引入使这个问题更加严重。SLC只有ON/OFF两种状态，现在TLC有8种状态：
浮动栅内的电子主要通过精确控制来实现，老化会使这种控制容易出错。这就是为什么MLC和TLC相比SLC，生命周期较短的原因：
注意图中的P/E Cycle。
闪存单元的损坏是一个不可逆转的过程。如果它坏了，它就坏了。如果人们死了，他们就不能复活。悲伤和改变。几个块不会有太大问题，OP空间可以完全覆盖。问题是，只要产生碎片，就会有越来越多的碎片，写作放大也会越来越严重，读写错误也会慢慢产生，或者速度会严重下降。此时，我们必须考虑更换块SSD了。
一个典型的Flash芯片由Package, die, plane, block和page组成如下图所示：
: 也就是chip即Flash芯片就是我们经常在那里M.2的SSD上看到的NAND flash颗粒：
: 一个NAND颗粒由一颗或多颗组成Die封装在一起，可以是平排层叠。die内部可通过3D 三星等堆叠技术扩展容量V-NAND每层容量为128Gb（16GB），通过3D堆叠技术最多可达24层，这意味着24层的总容量将达到384层GB！就像盖楼一样：
Die也是最小的单位，可以单独执行命令并返回状态。
: 一个die可以包含几个Plane.
: 重要的概念，除操作的最小单位。
：也很重要，它是写入动作的最小单位。
当我们有一块干净的时候Flash，我们想做的第一件事就是写点东西，不管我们写什么byte还有很多东西一定要用page为单位写一个byte上去写一个page。当我们满意地写东西时，如何修改？你能再写一遍吗？不幸的是，我们的program操作只能把bit 1改为0，不能从0改为1. 也就是说，我们可以将1110000改为110000，但不能改为111111111。也就是有点像逻辑and操作(我们可以通过NAND联想记住这个名字)。那怎样把0改回1呢？这取决于擦除操作，但擦除操作只能在block以上操作，如果我们把整个操作block上的所有page都读回RAM，修改后再擦掉再写回去(也叫read-modify-write)，问题似乎得到了完美的解决。但别忘了，我们前面提到的，NAND flash由其擦写次数决定的寿命(P/E数 (Program/Erase Count)测量)，频繁擦拭会慢慢产生碎片。那么，我们如何平衡整个部分呢？flash整个擦写次数呢？这就是我们的FTL登场了。
FTL简单地说，系统维护逻辑Block地址（LBA，logical block addresses ）和物理Block地址（PBA, physical block addresses）对应关系， 如图：
有了这种映射关系，当我们需要修改时，我们不需要更改原始的物理块。我们只需要将原块标记为废块，并在原始逻辑块上找到一个无用的新物理块。问题解决了！实际情况比这稍微复杂一些。我们需要解决以下问题：
LBA和PBA究竟是对应page还是block？
如何平衡寿命？
废块什么时候回收？
这个逻辑对应表存储在哪里？
如果我们把LBA和PBA都设置成page这也叫大小page-level mapping，这与我们写的颗粒一致，非常灵活。但是这么小的粒度会带来一个问题:逻辑对应表太大！想象一下，我们有一个64GB的Die，每个page只有4KB，我们的对应表需要64*1024*1024 * 4 /4 = 64MB！这是绝对不能接受的。那么按照block，也就是block-level mapping呢? 会更好吗？至少占用空间要好得多，但因为写作不清楚page在这种情况下，通常需要整体擦除，效率会大大降低。有没有更好的办法？常用于实际使用log-block mapping,它来自我们现代log文件系统中学到经验，也充分利用了page和block不同的特点。它更复杂，我们在这里按下不表。
LBA/PBA映射本身会对寿命平衡产生积极影响。就如我们SD卡上的FAT文件系统和文件分配表将经常修改，但由于逻辑块被修改，我们可以让每个物理块不同，以避免经常擦拭相同的物理块，这本身确保没有物理块经常擦拭。但是，有一种情况是无法处理的，即冷数据块（cold block），它们被写入后，一直占据着一些物理块，它们的使用寿命仍然很长，而其他热块正在迅速损失。这种情况怎么办呢？我们只能在合适的时间帮助他们改变自己的位置。如何选择这个时间很重要，这个移动动作本身就会失去寿命本身。各有各的策略FTL算法的精髓。
废物需要找到回收的机会，这需要垃圾回收（GC，Garbage Collection）机制。
到处都是GC，各种高级语言都在炫耀自己GC，不像C /C手动回收内存。这里的GC是指废块的回收，但时机很重要，没有人想看到一个存盘，SSD硬盘固件发现没有干净的块，开始整个盘子GC，就像开始了一个没有进度条的磁盘整理，系统完全卡住了。聪明的固件往往采取预防措施，在我们不知不觉中在后台悄悄做垃圾回收，许多固件也同时进行Wear Levelling。
这个表可以随时更改。我们把它存放在哪里？你也找到了吗？page存起来呢？事实上，在大部分的NAND Flash还有一些空闲块，我们叫它OP(Over Provisioning)。如下图:
这些空闲块可以极大地帮助我们改进NAND flash性能，可：
处理坏块。如果发现坏块，这些后备件可以立即使用上，因为有映射机制，上层软件完全感受不到。
存储LBA/PBA表
给GC和Wear Levelling留下极大的腾挪空间。
. 减少写入放大（Write Amplification）
事实上，现在几乎所有主流SSD等NAND die上都有OP。譬如我们拿到标称容量240GB的SSD，实际空间可能有256GB甚至更高（一般>7.37%），只不过这些多余的空间我们用不到，感受不到，它完全被SSD固件藏做私用而已。
现在能生产NAND芯片的厂家在Wikipedia上能查出11家，而能生产主控芯片和固件的就四家。他们各自的绝活都在FTL中的各种调优上，再加上Trim等等特性，这也就决定了SSD硬盘性能的好坏。
OS在删除一个文件时并不是把内容写0，而是把索引和文件存储空间标记为作废。这也是一些所谓安全删除软件有所作为之时（如何优雅的删除你的"秘密"文件 - 知乎专栏）。但是SSD主控并不知道这个情况，它还认为文件存储空间是有用的数据，在写放大和GC的过程中不停的搬来搬去，造成性能和寿命的下降。我们举个例子，如下图：
以OS的观点看是第一栏，第一列有四个文件，第二列删掉了文件C，第三列加入了文件E。
以OS的LBA的观点看是第二列，C文件被删掉后，E文件被直接覆盖到了C文件的位置。
以主控的PBA观点看是第三列，C文件被删掉后，主控并不知道，它还认为和第一列一样C1/C2是有价值的内容，在写放大和GC的时候被搬动。直到第三列OS在LBA原位置写了E文件后，主控才知道C1/C2是废物，才被标记为GC(垃圾收集)。
这种OS和固件的脱节在Trim命令引入后得到改善，OS在C文件被删除后会利用Trim命令告诉主控：“C1/C2没用了，你看着办吧。”,主控可以立刻标记它们为废块，不再搬动，并在合适的时机进行垃圾收集（GC）。这样极大的减小了写放大和提高了SSD的寿命。
Trim是好，但是要OS和主控都支持才行。那么如何打开Trim呢？
Windows在Win7之后就支持了Trim。
OS X在10.6.8之后支持了Trim。
我们的手机OS，Android在4.3之后才支持Trim。
不同的SSD厂商支持Trim的时间不同，如果你是在最近三年买的SSD，那么你的SSD很可能是支持Trim的，具体请阅读SSD说明。
Trim并不能消灭手机或者SSD的写放大，但是能部分减缓它。还有些别的优化的方法，这些方法是不同的SSD厂商的独家绝活。要用好它们，你最好安装各个厂家的Optimizer工具，并立刻使用它们，对于手机来说，只有选择>4.3的安卓，并保证剩余空间>25%。