闪存密度的提升，依赖于制程的减小（现在已经进入15nm时代）和单个存储单元存储数据的增加（SLC->MLC->TLC)，还有就是3D技术（平房变高层电梯房），前者带来的问题就是闪存的耐写性和寿命减小。
回忆一下闪存的基本原理（具体参看《闪存基础》）：
上图是闪存的一个基本存储单元，由一种类NMOS的双层浮空栅 (Floating Gate) MOS管组成，用以存储一个bit（SLC）或者2个bit（MLC）或者3个bit（TLC）的数据。电荷是存储在浮栅极里面的，由上下两个绝缘层（黄色标识）包裹，这样即使掉电，里面的电子也出不来，所以闪存可以做到掉电数据不丢失。在写入数据前，必须清空浮栅极里面的电子，就是我们通常说的擦除操作，具体做法就是衬底加高电压，把浮栅极里面的电子吸出来；清空后，然后再在控制极（最上层）加高电压，把电子吸入到浮栅极，从而完成写入操作。
随着擦除和写入次数的增加，浮栅极下面的那个绝缘层（黄色标识）会慢慢变薄（该说法不准确，硅谷Violin Memory的登涛指出：浮栅极下的氧化层是不会变薄的，是氧化层里的化学键退化，导致绝缘作用减弱。磨损的含义不是氧化层变薄，而是化学键退化减弱。特别更正。），隔离作用慢慢减弱，导致浮栅极里面的电子可能偷偷溜出来，或者浮栅极外面充满好奇心的电子钻入浮栅极里面去。不就是围城吗？里面的人想出来，外面的人想进去，现在墙上出现个狗洞，刚好为这些人提供了方便。这种绝缘层磨损带来的后果就是，存储在里面的数据会发生翻转，即1变成0,或者0变成1。这不是我们想要的。可以说，我们从事SSD开发工作的人，一辈子大多数时间都是在跟这样的问题做斗争。
为什么制程减小，闪存的擦除次数会减小？主要原因是随着制程减小，浮栅极下面的绝缘层的厚度也相应的变薄，隔离作用天生就弱，所以耐擦写性方面，制程小的不及制程大的闪存。
TLC SSD的出现，为人所诟病，大家都知道它没有MLC SSD耐用。那为什么TLC就没有MLC耐用呢？什么是SLC，MLC和TLC呢？就是上图中的一个存储单元，如果里面存储1个bit的数据，就是SLC，如果存储2个bit的数据，就是MLC，当然，TLC就是一个存储单元里面存储3个bit的数据。
对SLC来说，只有两个状态，0和1。我们怎么判定0和1？假设浮栅极里面电子数低于50，我们认为是1；多于50，就认为是0。对于一个擦除的存储单元，浮栅极里面的电子数几乎接近0，如果要让闪存误判（1判为0），就需要外面偷偷溜进来50多个电子；假设写入1，浮栅极里面的电子数接近100个，如果要让闪存误判（0判成1），那么浮栅极里面的电子必须溜出来50多个。
我们继续看MLC，一个存储单元要存储2bit数据，2个bit有4个状态，假设与SLC同样制程（存储单元大小一样），还是拿100个电子来打比方。我们四等分100个电子：
11用0-25个电子表示，01用25-50个电子表示，00用50-75个电子表示，10用75-100个电子表示。显然，100个电子不再只分成两份，更精细了。对SLC来说，可以允许最多50个电子的出入而不会发生数据错误，而对MLC来说，现在只允许最多25个电子的变化了，超出了，状态就会发生变化，数据就出错了。比如，如果我们写入的数据是01，这个时候，有30个电子从浮栅极跑出去了，那么状态就变成11了，用户读取的时候，就出现数据错误。
同理TLC，3个bit，8个状态，还是100个电子来分，每个状态更精细了，允许电子进出的数目就更小了。
因此，我们可以看出，同样制程的闪存，SLC，MLC和TLC对电子变化（意外的变化）越来越敏感了，也就是对浮栅极下面的绝缘层越来越敏感了。因此，要保证绝缘层的隔离作用，应减轻其磨损程度，擦除次数应该越来越少。现在大家应该明白为什么TLC不如MLC耐写，MLC不如SLC耐写吧。其实，你也应该从中明白另外一个道理，那就是：二胎生活质量不如一胎。还是别再生了！
为什么3D TLC的擦除次数比2D MLC擦除次数还多（见《天呀，三星说TLC比MLC还好》）？
那是因为他们所说的3D TLC制程比2D MLC大，他们不会告诉你它是在用30nm制程和你15nm制程比较的，绝缘层天生就比你厚，耐磨。如果同样制程，我相信3D TLC干不过2D MLC的。
以上算前戏（有点多），解答了几个很多人知其然不知其所以然的问题，诸如为什么闪存越来越不可靠，为什么TLC不如MLC耐写，等等。
下面切题，看看你的SSD怎样能用100年。
一个绝缘层，即使你没有擦写几次，随着时间的推移，也是有电子能穿透它的，正所谓没有不透风的墙。这也就是我们经常听到的，写在SSD上的数据，过若干年后，数据就丢了。
电子进出浮栅极的难易程度，是与绝缘层的磨损程度成正比的：磨损越厉害，电子进出更容易，也就是越容易发生数据错误。
上图是人家的研究成果。什么意思，就是说，如果一个block擦除次数在3000次以内，里面的数据可以保证在3年之内是不会丢失的（发生数据错误），即数据寿命是3年；如果擦写次数在8000次以内，数据的寿命只有3个月了，绝缘层的磨损，使得电子在3个月就可以穿过绝缘层，破坏浮栅极里的数据；如果擦写次数达到20000次，数据寿命只有3个星期了；如果擦写次数达到150000次，数据寿命只有3天了。
Block在擦写了150000次后，我能想象绝缘层的惨状，犹如上图，崭新的一双球鞋，最后变成破鞋一双，哈哈。
上图的研究成果表明，闪存数据寿命（retention，从数据写入到数据丢失这段时间）是与闪存擦写次数成反比的：闪存擦写次数越多，绝缘层损耗越厉害，存储在里面的数据越容易出错，也就是寿命越短。我们通常所说闪存最大可擦写次数（PE），是与数据寿命挂钩的，比如说一个MLC的PE是3000次，是说一个block擦除次数在3000以内，存储的数据寿命可达官方宣传的3年。一个block，擦除次数超过官方所说的3000，不意味着这个block就不能用了，只意味着存储在里面的数据寿命达不到官方称的3年。以上图为例，如果你只要求写入的数据寿命是3个月，你可以继续写5000次（总共8000次擦写）。脱离数据寿命谈闪存PE都是耍流氓。
问题来了：如果我们每天都把整个SSD都写一遍，那么一个普通的MLC (标称最大PE是3000）SSD，你说它能写多少天？
3000天？
NO! 应该是150000天以上！150000/365 = 410年！！！
然后考虑写放大等因素，100年应该可以了吧。
哎呀，我的天，太神奇了吧。
在《SSD可靠吗》的文章里，说的是有歪果仁对五六个SSD写了一年半，来证明SSD还是很耐写的。1.5年算神马，100年才是硬道理。
有人问，你这个150000天是怎么来的？从那个研究成果来的。你没有看到吗，如果闪存擦写次数在150000次以内，数据寿命是3天。如果数据在3天之内，即数据生命耗尽之前，重新刷新写入的话，数据寿命虽然只有短短的3天，但它永远都不会死亡！因为写入新的数据，就是新的生命开始。这有点像DRAM的刷新机制，一定要赶在数据丢失之前刷新一下。对数据寿命只有3天的闪存，我们刷新频率不能大于3天，如果你每隔4天刷新一次，就没有用了，因为数据昨天就已经死掉了，救不活了。所以，我强调，我们必须每天（小于3天即可）把整个SSD都写一遍，即对闪存上所有数据都刷新一遍。我估计还能活50年，剩下50年需由我儿子去负责写SSD了。在我临死前，我得交代我儿子，记得每天把SSD都写一遍！家祭无忘告乃翁。
一个SSD用100年，夸张了，事实上不可能做到，能用上10年就算不错了。但是，我们的确可以想办法延长SSD的寿命。基于上面的研究成果，随着擦写次数的增多，闪存数据的寿命缩短，但是，如果我们在数据寿命耗尽之前，把数据读出来，纠错，重新写入，那么数据永远都不会丢失。所以，基本思路就是赶在数据丢失之前刷新它。这里有个问题，就是刷新数据，重新写入后需要耗掉PE （必须擦除然后再写入）。我们目标是增加更多PE，因此，很多牛人就在想办法怎么让数据刷新时耗掉尽可能少的PE。比如，把数据分成冷数据和热数据，对冷数据，我们需要经常刷新；但对热数据，由于用户频繁的更新，事实就是在做刷新动作，因此，我们不需要额外的对其刷新。
关于此算法细节，可查看附件论文。本文灵感就来自此论文，感谢论文作者。
以后见面，大家记得彼此提醒：你的SSD今天刷新了没有？
论文：Improving NAND Flash Memory Lifetime with Write-hotness Aware Retention Management
