只有35次完全擦寫的PLC快閃記憶體SSD:入坑需謹慎

2020-11-22 騰訊網

目前在存儲領域，毫無疑問人氣最火爆的產品自然是SSD，和機械硬碟相比，SSD擁有許多得天獨厚的優勢，包括超高的速度，碾壓般的4K隨機讀寫以及並行訪問能力，而機械硬碟由於結構的限制，已經來到了極限，基本上不會有什麼新的進步。

看起來機械硬碟就該從這個世界上被歷史所淘汰，然而目前隨著快閃記憶體顆粒的密度越來越大，一個致命性的問題就此顯現，那就是快閃記憶體顆粒的壽命，隨著PLC顆粒的來臨，超低壽命的NAND快閃記憶體終於成為消費者不得不注意和避免一個天坑。

快閃記憶體顆粒有哪些？

在消費者對PLC快閃記憶體進行口誅筆伐之前，我們還是先來看一下NAND快閃記憶體的類型，也就是從初代的SLC一直到PLC，它們究竟代表什麼意思？

所謂的SLC、MLC、TLC、QLC的PLC，指的都是固態硬碟所採用的快閃記憶體類型。從原理上說，這些快閃記憶體的每個cell單元分別能存放1、2、3、4、5位電荷，換句話來說那就是單位密度的快閃記憶體隨著快閃記憶體類型的不同呈現越來越大的趨勢，比如說早期SLC SSD儘管在顆粒上十分地穩定，但是價格也是相當地昂貴，而且容量也小得多。

而現在隨著TLC快閃記憶體的到來，單位體積的快閃記憶體密度成倍提升，從而讓大容量快閃記憶體逐漸來到消費者的面前，要是同樣的容量採用的是SLC快閃記憶體，或許現在的SSD其售價就要增加3-4倍之多。也就是說正是因為像TLC快閃記憶體這樣的產品普及，我們才能使用到物美價廉的SSD，於是目前絕大部分的SSD都採用TLC快閃記憶體，目前看來是維繫容量與售價之間最好的選擇之一。

PLC快閃記憶體為何不給力？

之前我們說到，既然PLC快閃記憶體能夠在單位空間內大幅增加快閃記憶體的密度，從而降低SSD的成本，那大家都使用PLC快閃記憶體不就好？大家都可以享受1元2GB的SSD，不是對消費者很有利嗎？顯然不是的，在你享受一方便利的同時，勢必要降低部分的體驗，而這種體驗在NAND快閃記憶體顆粒上面同樣成立。之前說過，PLC快閃記憶體顆粒能夠在單位cell上存儲五位的電荷，從而提升快閃記憶體密度，預計存儲密度能夠達到現有的1.9倍。但是由於電荷數目的增多，管理起來卻愈發地困難，從而降低快閃記憶體的穩定性以及可擦寫次數，同時寫入速度也將降低。

衡量SSD壽命的一個重要參數便是P/E，1次P/E是指與硬碟容量等量的完全寫入。在TLC還沒有成為SSD主流之前，大部分的SSD還是採用MLC的快閃記憶體顆粒，雖然在價格上比較昂貴，但是性能確沒的說，壽命也可以達到上萬次的P/E，也就是說到電腦淘汰的日期，SSD損壞的概率也是相當地低，幾乎等於沒有。當時TLC取代MLC從而導致SSD損壞的說法也是接連不斷，TLC也因此遭到大部分消費者的反對，隨後廠商進行科普，表示他們通過某些技術讓TLC快閃記憶體的壽命得到大幅的提升，事實上TLC快閃記憶體也擁有上千次的擦寫次數，雖然比起MLC少很多，但是至少也可以用到電腦淘汰，而且消費者也沒得選擇，於是現在TLC快閃記憶體成為絕大部分SSD的標配。

然而到PLC快閃記憶體這種論調又開始老調重彈，不過這一次為什麼說PLC快閃記憶體十分地坑人呢？原因是PLC快閃記憶體的理論的壽命實在是太低，如果說從1萬次到2500次大家感知不強的話，那麼從上千次直接跳到數十次，或許就會影響到絕大部分消費者的正常體驗。根據行業的相關報導，最高端的SLC快閃記憶體擁有超過11000次的P/E，而MLC也有10000次，至於TLC雖然跟前面有一定的差距，但是也可以達到2500次。

然而到PLC階段，快閃記憶體的壽命卻急劇下降，即使是最老的5Xnm製程也只有400次，而現在更為致命的是為降低成本，廠商會使用更新一代的製程，再一次降低快閃記憶體的使用壽命，按照現有的技術計算，在1Xnm工藝製程下，PLC快閃記憶體僅有35次P/E，按照2TB的容量進行計算，也就是說這塊硬碟的使用壽命僅有70TB，之後的數據安全就不保證，顯然對於將系統盤拷入到SSD去，同時需要頻繁寫入和讀取的消費者來說，這顯然是不可接受的。同時相比較TLC快閃記憶體，PLC快閃記憶體在性能上也有較大程度的下降，同樣讓人難以接受。

3D NAND技術治標不治本

那麼針對QLC與PLC這樣降低SSD成本但是大幅降低快閃記憶體壽命的情況，廠商們究竟還有沒有辦法去解決呢？要是真的未來推出只有35層P/E的PLC快閃記憶體，恐怕消費者的投訴將會擠爆廠商們的郵箱。

針對這個問題，廠商們推出3D NAND快閃記憶體技術。和傳統的2D NAND快閃記憶體相比，3D NAND可帶來更好的性能，更低的成本以及更高的密度。目前由於技術的限制，2D NAND快閃記憶體的密度已經達到一個瓶頸，而3D NAND快閃記憶體的推出可以使得顆粒能夠進行立體式的堆疊，從而解決由於晶圓物理極限而無法進一步擴大單顆晶片可用容量的限制。此外3D NAND技術對於快閃記憶體顆粒的製程並不是很敏感，因此即使採用1Xnm製造工藝，其P/E仍然不會有較大的變化。然而就像是之前所說的一樣，PLC的物理架構決定即使處於最出色的環境也僅有400次的P/E次數，遠遠不及TLC快閃記憶體，更不用說MLC快閃記憶體，因此3D NAND在PLC快閃記憶體上的應用只能是治標不治本的辦法。

PLC未來不明朗，購買TLC SSD有備無患

存儲系統的擔憂對於消費者來說是天經地義的， 畢竟誰也不想花費幾百上千去買個沒有多多少壽命的產品，甚至和硬碟相比，裡面存儲的數據和資料才是最為重要的。而對於硬碟廠商來說，它們對於硬碟品控和性能的追求比消費者更加急迫，如果一款硬碟的性能不盡如人意的話，那麼最終損害的還是廠商自己的口碑。

除了3D NAND快閃記憶體之外，未來廠商還將通過很多手段去增加和延緩PLC快閃記憶體的使用壽命，比如說將其提升至1000次的P/E，或者降低寫入的數據量，或者採用更新的快閃記憶體架構，至少等到市面上大規模普及PLC快閃記憶體，相對應的技術應該已經成熟。然而想要實現這種場景還需要比較長的一段時間，目前即使是QLC快閃記憶體也沒有大規模鋪張，更不用說PLC快閃記憶體。因此為確保數據的穩定以及性能的充分發揮，目前取得容量與性能之間較好平衡的TLC快閃記憶體才是最適合普通消費者的，當然MLC快閃記憶體更加出色，只是對於消費者來說，MLC快閃記憶體由於其高昂的價格可望而不可求。

而PLC快閃記憶體，在目前這個節點上，顯然是不值得推薦的，當然未來PLC快閃記憶體成為大號U盤的可能性也十分的低，不過等到你手中的TLC因為容量或者壽終正寢之時，估計業界也已經推出比SSD更加先進的存儲辦法。

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