本文将会教你自制速度非常快的U盘
今年年初，我电脑G的硬盘终于被填满了，于是我去中关村买了一块三星EVO的1T硬盘给电脑升级，虽然破费不少，但是MB/s的读写速度实在是太香了，电脑使用体验获得显著提升。
古语云：由简入奢易，由奢入简难。在体验过超快读写速度后，再看向陪伴我多年的那个U盘，在21世纪的第三个十年，拷贝1G的文件竟然要近三分钟。
没办法，多年陪伴的感情也挡不住更新换代的浪潮，我想，是时候自己做个新的U盘了
怎么做呢？先来一点科普：
U盘，全称USB闪存驱动器，它的存储介质为闪存(FlashMemory)。一般来说，U盘会由两部分组成，其一是闪存颗粒，也就是装着闪存的芯片，U盘中的数据就存放在闪存颗粒中。其二是主控，主控芯片可以对闪存颗粒进行读写，然后通过USB协议和其他设备进行数据传输。
如下图所示，上面的芯片就是闪存颗粒，下面PCB上的黑色芯片就是主控芯片。
不只是U盘，固态硬盘等存储设备也主要由闪存颗粒和主控芯片组成，由于对读写速度的要求不同，它们的区别主要在于闪存颗粒的读写速度上限和主控支持的协议上。
下图是从我电脑里拆出来的固态硬盘，实际上它只比U盘大一点，可以看到，主控和闪存颗粒占据了大部分面积，还有一块缓存芯片用于提高读取速度。
因此要自己做一个U盘，你只需要去某宝买来主控板和闪存颗粒就行了。只要你钱多，你就能买最好的、速度最快的闪存颗粒，让你的U盘比别人的硬盘速度还快！
PS：如果你钱不多，可以选择加入电子系科协硬件部来薅羊毛。
一般来说，主控的选择余地并不大，只要主控支持USB3.0协议，并且支持你选择的闪存芯片即可，本次我使用的IS就是支持面非常广的一款主控芯片。
而闪存颗粒的选择余地就很大了，闪存颗粒的主要指标是其存储容量和读写速度。举例来说，如果你给U盘装两块64G容量的闪存颗粒，那你的U盘就会拥有G的空间，而目前已经能买到1T的闪存颗粒了！也就是说只要你钱多，就可以做出2T的U盘！？？
闪存颗粒的种类非常多，我们从NAND闪存的结构来简单认识下。闪存的最小存储单元叫做cell，它主要是一个MOSFET，如下图：
数据就用floatinggate中存放的电荷量来表示，这就像一个电容，当floatinggate中电荷量不同时，在wordline上检测到的电压就不同，这个电压值可以用来表示数据。
如果我们认为，电压高于某个阈值Vth代表1，电压低于Vth代表0，这样每个cell就能存1bit数据，这种存储方式就叫做SLC（1bit/Cell）。
一个cell只存储1bit数据好像有点浪费，我们完全可以把电压分成四个区间，分别编码为00，01，10，11这样1个cell就能存储2个bit了，这种存储方式叫做MLC（2bit/Cell），这样做的优点是一个cell存了更多的数据，因此同样存储容量的成本就大大降低了，但缺点是因为每个电压区间更小了，识别其中的数据需要更多时间，因此读写速度会下降。
相应地，还有TLC和QLC，TLC就是把电压分成8份存3bit数据，QLC是把电压分成16份存4bit数据，如下图所示：
显然，同样的容量下，成本从QLC到SLC逐渐升高，但是读取速度也从QLC到SLC逐渐提高。
由于SLC成本太高，市面上比较难看到，少数发烧级别的存储设备会使用SLC颗粒。在几年前，市面上的U盘使用的主要是TLC颗粒，固态硬盘则以MLC和TLC为主。曾经TLC由于速度慢常常遭大家诟病，但是囊中羞涩者也只能选择便宜的TLC颗粒。
不过近期闪存技术取得了飞速的进步，市场也在飞速变化，TLC颗粒的速度做了上来，由于其成本低而逐步主导了市场，当然高端一些的产品上用的还是MLC，比如我之前买的三星EVO上用的就是MLC颗粒，那是真的快的飞起。QLC则是近一年才出现在市场上的，目前比较少见，由于QLC成本低，应该离普及也不远了。
科普的内容结束了，接下来就是动手做U盘了，我买的主控型号是IS，闪存颗粒选了东芝的一款32G的MLC颗粒，成本主要集中在闪存颗粒上，目前用于U盘的MLC颗粒价格大概是0.7元/G，本着够用就行的原则，我就装两片32G的闪存颗粒，成本50左右，如果有人想用U盘取代百度网盘，只需要装两个1T的闪存颗粒就行，这样成本RMB左右。
买来主控板和闪存颗粒后首先需要把闪存颗粒焊在主控板上，闪存颗粒的封装往往是BGA封装（球栅阵列封装），小小的芯片上有个触点，焊接有一些难度。
BGA封装的触点与焊盘：
在电子系我常常觉得，自己和大家差得太远了，以后找工作恐怕是个难题，不过马上就是5G时代了，是我们电子人的天下了，把在电子系学的知识拿去修手机，应该还能混口饭吃，因此我去学了BGA封装芯片的焊接方法。考虑到系里对未来悲观的同学不在少数，我决定把以后吃饭的饭碗都分享出来，希望大家学会后对未来重新充满信心！
拿出烙铁、热风枪等设备，如果没有的话可以等返校后去主楼用。
首先要仔细地清理焊盘，买来的主控板PCB焊盘上有一层锡，先要把这层锡除掉，涂一些焊油，用吸锡带盘它即可。
接下来的步骤是BGA植球，全新的BGA芯片触点上是不带焊锡的，需要在焊点上加入焊锡，这个过程叫植球，植完球的芯片才能焊到焊盘上。手工植球首先需要一张和触点位置匹配的钢网，在准确对齐后往上撒锡珠，让每个孔里都有一颗锡珠，然后用热风枪吹化锡珠，锡珠就留在触点上了。如下图：
也可以用钢网上抹焊锡膏的方法植球，一个植完球的芯片如下图所示：
当然还要用洗板水把植好球的芯片擦得干干净净：
由于我买的闪存芯片出厂就植好了球，所以我就不用做了，关于BGA植球，b站上有很多视频，自动化系卓晴老师的
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