遊戲 SSD 的 SLC 快取:為什麼寫滿後速度會掉
這裡就是重點了。既然 SLC 又快又耐寫,那為什麼不整顆都用 SLC 做?答案很簡單:太貴、容量太小。同樣的晶片面積,SLC 的容量只有 TLC 的三分之一。做一顆 1TB 的純 SLC 硬碟,成本可能比 4TB 的 TLC 還高,消費級市場根本不可能接受。
所以廠商想出了一個折衷方案,叫做 pSLC(Pseudo-SLC,偽 SLC),也就是我們俗稱的「SLC 快取」。作法是這樣的:控制器在 TLC 顆粒中劃出一部分區塊,暫時只用「每細胞 1 bit」的模式去寫入。因為只用到兩種電壓狀態,寫入速度快、壽命長、錯誤率低,等於是拿 TLC 的硬體去模擬 SLC 的行為。
當你複製一個大檔案進去時,資料會先被丟進這塊 pSLC 快取區,所以你看到的是超過 3000MB/s、甚至 6000MB/s 的驚人速度。等到系統閒置、或是快取區快滿的時候,控制器才會在背景把這些資料「整理」回 TLC 模式,這個動作在業界叫做 Fold 或 Flush。這也解釋了為什麼有些 SSD 在複製完大檔後,風扇會轉、硬碟會熱、而且短時間內再測速會發現數字變差——因為背景正在忙著摺疊資料。
動態快取與靜態快取:你的快取大小其實會「浮動」
pSLC 快取又分成兩種設計,這對玩家的實際體驗影響非常大:
現在市面上絕大多數消費級遊戲 SSD 採用的是「動態為主、靜態為輔」的混合策略。這種設計在空盤跑分時無敵漂亮,但也是造成玩家「用越久越慢」的主要原因之一。你買回家第一天測出來的是「空盤成績」,跟你用了兩年、塞了 90% 之後的成績,根本是兩條不同的硬碟。
為什麼寫滿後速度會掉?拆解掉速的四大機制
「SLC 快取寫滿就掉速」這句話只講對了一半。快取耗盡只是第一層原因,真正讓玩家感受到「卡、慢、頓」的,是後面串連起來的一整套連鎖反應。以下把四個主要機制拆開來看。
機制一:快取耗盡,資料被迫直接寫進 TLC/QLC
最直觀的原因:當 pSLC 快取區被寫滿之後,後續進來的資料就沒有「快速通道」可以走了,控制器只能老老實實地把它們用 TLC 或 QLC 的原生模式寫入。速度就從「模擬 SLC 的 3000MB/s」直接掉回「TLC 原生的 500MB/s」。
這可以解釋一個常見現象:複製一個 50GB 的遊戲資料夾,前 15 秒速度是 2500MB/s,第 16 秒開始掉到 400MB/s 並維持到結束。那 15 秒就是快取容量用完的時間點。這個「掉速點」的位置,取決於你的硬碟容量、當下剩餘空間、以及快取策略。
機制二:背景 Fold 搶走通道頻寬
更麻煩的是,快取區不是「寫完就算了」。那些暫存在 pSLC 區的資料,遲早要搬回 TLC 模式,否則快取空間無法釋放給下一批資料使用。這個搬移動作(Fold)需要在背景進行,而它會佔用 NAND 通道與控制器資源。
結果就是:你以為掉速是因為「直接寫 TLC」,但實際上更慘的是「一邊寫新資料、一邊搬舊資料」。兩股寫入流量互相競爭,實際寫入速度可能比純 TLC 原生速度還要再低一截。有些硬碟在極端情況下甚至會出現速度歸零、系統短暫卡住的「寫入停頓(Write Stall)」,這在便宜的 DRAM-less 機種上特別容易發生。
機制三:垃圾回收與寫入放大——滿盤後的隱形殺手
SSD 有一個跟傳統硬碟完全不同的物理限制:NAND 不能單獨覆寫,只能以「區塊(Block)」為單位整塊抹除後再寫。所謂的區塊,通常是好幾百個頁面(Page)組成,一個區塊動輒幾 MB。
當你要修改一個已經寫過的小資料,SSD 不能直接蓋掉它,只能找一個乾淨的頁面寫進去,然後把舊的那個頁面標記為「無效」。等到整個區塊裡無效頁面佔比很高了,控制器才會啟動「垃圾回收(Garbage Collection,GC)」,把該區塊中還有效的資料讀出來、搬到別的地方、然後把整塊抹除。
這個「搬移有效資料」的過程就是寫入放大(Write Amplification,WA)的來源。你明明只寫了 1GB 的資料,硬碟內部可能實際寫了 1.5GB、2GB 甚至更多。而當硬碟接近滿盤時,可用的空白區塊變少,GC 必須更頻繁、更積極地運作,寫入放大倍率會急速上升,實際寫入效能就崩了。
這也是為什麼很多老玩家會說「SSD 要留一點空間」。不是迷信,而是有物理根據的:保留足夠的空白區塊(Over-Provisioning),能讓 GC 有迴旋餘地,大幅降低寫入放大與掉速幅度。
機制四:溫度降速與映射表負擔
除了 NAND 本身的限制,還有兩個常被忽略的因素:
把這四點串起來看,你就會發現「寫滿後掉速」其實是一個複合現象:快取耗盡是導火線,Fold 搶頻寬是過程,GC 與寫入放大是根本原因,溫度與映射表則是加成效果。單獨歸咎於「QLC 很爛」或「這顆是假貨」,其實都太簡化了。
比較項目
SLC(pSLC 快取)
TLC 原生
QLC 原生
每細胞位元數
1 bit(2 種電壓)
3 bit(8 種電壓)
4 bit(16 種電壓)
相對寫入速度
最快
最慢
耐用度(P/E 次數)
最高
中等
最低
單位容量成本
最高
最低
遊戲讀取表現
幾乎無差異(讀取主要受控制器、介面與映射表影響)
遊戲玩家實際上會在哪裡踩到這個坑?
了解原理之後,接下來要問的是實務問題:我平常玩遊戲,到底什麼時候會遇到這個掉速?答案是——你在「安裝、更新、搬移、解壓縮」的時候最容易遇到,在「純遊玩」的時候反而很少。這一點很多玩家搞錯了,值得特別說明。
情境一:Steam 下載與安裝 3A 大作
這是掉速最經典的場景。現在的 3A 遊戲動輒 80GB、100GB,加上高解析材質包甚至能到 150GB 以上。Steam 下載的流程是「下載壓縮檔 → 解壓縮 → 寫入硬碟」,這整個過程對 SSD 的寫入壓力非常大,而且寫入量往往超過 SLC 快取容量。
以一條 1TB、空盤狀態的 TLC 遊戲碟來說,動態快取可能有一兩百 GB,那麼安裝前幾款遊戲時你不會感覺到明顯掉速。但當你硬碟已經用掉七成、八成,快取縮到只剩十幾 GB 甚至更少,這時候再下載一款 100GB 的遊戲,你就會看到速度在頭幾分鐘內直接腰斬,然後一路慢到安裝結束。很多人在論壇上抱怨「這條 SSD 越用越爛」,其實只是快取空間被自己的遊戲庫吃光了。
情境二:首日更新、驅動與 Shader 編譯
現代遊戲的「首日更新(Day One Patch)」動輒 20~50GB,加上遊戲首次啟動時的 Shader 編譯、材質串流快取建立,都會產生大量的小區塊隨機寫入。這類寫入模式對 SSD 的壓力其實比大型循序寫入更大,因為它更容易觸發 GC 與寫入放大。
如果你在同一個時間點又開著實況軟體錄影、又在背景下載其他遊戲,那你等於是把硬碟的寫入通道塞到極限,掉速感受會非常明顯,甚至可能影響到遊戲本身的載入速度——不是因為讀取變慢,而是因為讀取指令得排隊等寫入與 GC 做完。
情境三:遊戲內純遊玩——讀取為主,影響其實有限
這裡要幫 SSD 說句公道話。當你進入遊戲、開始遊玩之後,SSD 的主要工作是「讀取」:載入關卡、串流材質、讀取存檔。而讀取是直接從 TLC/QLC 的原生資料讀出來,並不需要經過 SLC 快取。也就是說,SLC 快取耗盡並不會讓你遊戲讀取變慢。
玩家在滿盤 SSD 上感受到的「卡頓」,通常來自兩個間接原因:一是背景正在進行 GC 或 Fold,佔用了控制器資源;二是 DRAM-less 硬碟在映射表查詢上的延遲。這兩者都可以透過「保留空間」與「避免邊玩邊大量寫入」來改善,而不是只能換硬碟。
附帶一提,微軟的 DirectStorage 技術讓遊戲可以更直接地從 NVMe SSD 串流資料,理論上會更吃重硬碟的讀取延遲與隨機效能。目前支援的遊戲還不算多,但未來如果普及,滿盤硬碟的隨機讀取表現可能會比現在更被放大檢視,值得留意。
情境四:把整個遊戲庫從舊碟搬到新碟
這是最容易「一次把快取寫爆」的操作。很多玩家換新 SSD 的第一件事,就是把舊硬碟裡上百 GB 的遊戲資料夾整批複製過去。這種連續大檔寫入會讓 pSLC 快取被瞬間灌滿,然後你就會看到速度從雲端掉到地板,而且要等背景 Fold 全部做完(可能十幾分鐘甚至更久),硬碟才會恢復正常水準。
建議的做法是:分批搬、搬完讓硬碟閒置幾分鐘。不要一次塞滿,也不要搬完立刻跑分測試,因為那時候硬碟正在背景整理資料,測出來的數字一定難看。
怎麼挑、怎麼用?讓掉速影響降到最低的實戰建議
理解了機制之後,接下來就是實務。以下分成「選購」與「日常使用」兩個面向來談。
選購時該看哪些規格?容量、快取策略、DRAM 與 TBW
日常維護:留空間、開 TRIM、別把硬碟當資料倉庫
常見迷思一次破除
迷思一:「掉速就代表 SSD 壞了」
不是。掉速是 SLC 快取設計下的正常物理現象,幾乎所有消費級 TLC/QLC 硬碟都會發生。真正該擔心的是「速度掉到比原生規格還低很多」、「出現頻繁的寫入停頓」或「健康度(SMART)快速下降」,那才可能是故障或快閃記憶體老化的徵兆。
迷思二:「QLC 完全不能玩遊戲」
嚴格的說法是:QLC 玩遊戲的讀取體驗沒問題,但安裝、更新與長期壽命是短板。如果你的使用習慣是「裝好遊戲之後很少重複寫入」,QLC 的缺點你幾乎感受不到;但如果你常下載新遊戲、常搬家、硬碟又長期接近滿載,那 QLC 的掉速與寫入放大會讓你很有感。預算允許的話,遊戲碟還是優先選 TLC。
迷思三:「SLC 快取越大越好」
不一定。動態快取標榜的「大到幾百 GB」是空盤狀態的數字,你真正的遊戲庫塞進去之後就看得到縮水。更合理的評估方式是看「半盤」與「九成滿」時的連續寫入表現,而不是只看空盤跑分。
迷思四:「換 PCIe 5.0 就不會掉速了」
介面頻寬變大,只是把「快取階段的天花板」拉高,並不會改變 NAND 原生寫入速度太慢、GC 需要搬資料、滿盤寫入放大這些根本問題。事實上 PCIe 5.0 主控發熱量更大,如果散熱沒做好,長時間寫入反而更容易因為過熱而降速。
結語:與其追求跑分,不如理解自己的使用型態
回到最初的問題:「為什麼遊戲 SSD 寫滿之後速度會掉?」答案可以總結成一句話:因為你看到的極速,是廠商用 TLC/QLC 顆粒模擬 SLC 換來的短暫紅利,而這份紅利的大小,跟你的剩餘空間成反比。快取寫滿之後,資料終究得回到原生模式落地;同時硬碟還得一邊搬資料、一邊做垃圾回收,寫入放大與頻寬競爭就會把速度拉回現實。
對遊戲玩家來說,最實際的三個建議是:買大一點的容量、永遠留兩成空間、不要把 SSD 當成堆積冷資料的倉庫。把這三件事做好,你會發現掉速這件事其實離你很遠,甚至根本不會注意到。反過來說,如果你堅持把 1TB 硬碟塞到只剩 30GB,那再貴的旗艦硬碟也救不了你的寫入體驗。
下次在論壇上看到有人貼出「我的 SSD 掉速了」的求救文,你現在應該有能力幫他診斷:是快取耗盡?是滿盤 GC?是主控過熱?還是根本只是搬完大檔後跑去跑分?搞懂原理,才不會白花錢換硬碟。祝各位都能順利組出一台載入快、寫入穩、玩起來順的遊戲主機。
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