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一篇文章告訴你SLC、MLC、TLC和QLC究竟有啥區別?

發布日期:2020-12-22 14:39 瀏覽次數:
       說起來,存儲單元是硬盤的核心元件,選擇SSD實際上就是在選擇存儲顆粒。那SLC、MLC、TLC和QLC這幾種存儲顆粒究竟存在什么區別呢?Ci妹這就來告訴大家。
  由于閃存顆粒中存儲密度存在差異,所以閃存又分為SLC、MLC、TLC和QLC。簡單的說,NAND閃存的基本原理,QLC容量大,但性能也變差了。
        SLC:每個Cell單元存儲1bit信息,也就是只有0、1兩種電壓變化,結構簡單,電壓控制也快速,反映出來的特點就是壽命長,性能強,P/E壽命在1萬到10萬次之間,但缺點就是容量低而成本高,畢竟一個Cell單元只能存儲1bit信息。
  MLC:每個cell單元存儲2bit信息,需要更復雜的電壓控制,有00,01,10,11四種變化,這也意味著寫入性能、可靠性能降低了。其P/E壽命根據不同制程在3000-5000次不等。
  TLC:每個cell單元存儲3bit信息,電壓從000到001有8種變化,容量比MLC再次增加1/3,成本更低,但是架構更復雜,P/E編程時間長,寫入速度慢,P/E壽命也降至1000-3000次,部分情況會更低。壽命短只是相對而言的,通常來講,經過重度測試的TLC顆粒正常使用5年以上是沒有問題的。
  QLC或者可以叫4bit MLC,電壓有16種變化,但是容量能增加33%,就是寫入性能、P/E壽命與TLC相比會進一步降低。具體的性能測試上,美光有做過實驗。讀取速度方面,SATA接口中的二者都可以達到540MB/S,QLC表現差在寫入速度上,因為其P/E編程時間就比MLC、TLC更長,速度更慢,連續寫入速度從520MB/s降至360MB/s,隨機性能更是從9500 IOPS降至5000 IOPS,損失將近一半。
  舉個例子:我們假設1bit的數據是一輛小汽車,那NAND閃存就是幾種不同類型的停車場。
       SLC閃存的停車場一次只能停一輛車,這輛車來去自如,效率很高,也不容易出現錯誤,但由于停車場的使用效率不高,所以壽命長,成本相對較高。
  MLC一次可以停放兩輛車,這就需要調度,速度就會稍慢,但空間使用率提高了,所以壽命也會變短一點。
  TLC屬于三輛車可以同時停在同一個停車場,車輛進出的調度也就更復雜,速度稍慢,容易出現錯誤。因為多次使用,壽命就更短。QLC是一次可以停放4輛車,同理,能停放的車輛多了,成本自然是降下來了,不過壽命也會相應減短。
  雖然可靠性會有降低,但是隨著NAND技術的進步,P/E壽命是會提升的,之前TLC已經得到驗證,相信QLC也會如此。所以QLC若是大規模量產,那SSD的寫入速度將可達到200-300MB/s左右,而且5000+的隨機寫入性能依然高于HDD硬盤,容量也可達到10-100TB的數量級。
  目前市面上能自主生產顆粒的廠家有:三星、現代、美光、東芝,目前幾乎所有正規SSD使用的都是這幾家合格的原廠顆粒。至于主控呢!
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