QLC與TLC快閃記憶體有什麼不一樣的地方

2021-01-07 電子發燒友
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QLC與TLC快閃記憶體有什麼不一樣的地方

太平洋電腦網 發表於 2020-03-27 10:11:45

在這個網際網路時代，遊戲、電影、照片等數據越來越大，硬碟容量將會面臨著前所未有的挑戰。雖然傳統的機械硬碟可以解決容量問題，但是速度太慢，體驗糟糕，並不是最優的個人存儲解決方案。我們渴求大容量的SSD，不過超過TB大容量SSD動不動就幾千元的售價，對於支付能力有限用戶實際上沒有意義。SSD的成本主要來源於快閃記憶體，在TLC快閃記憶體能夠實現TB容量可惜價格未能降下來。只有不斷開發新類型的快閃記憶體，解決容量與價格的矛盾，才能讓SSD真正在大數據時代發揮應有作用。

這時，QLC 快閃記憶體就應運而生， 目前，東芝和西數先後宣布成功開發基於四比特單元3D NAND快閃記憶體晶片，即QLC快閃記憶體，這也意味著QLC SSD將要來臨。那麼，它與TLC快閃記憶體又有什麼區別，能否取代TLC成為SSD主流快閃記憶體之選？

先來了解一下什麼是TLC 以及QLC快閃記憶體？

TLC = Trinary-Level Cell，即3bit/cell（每個Cell單元儲存3個數據，有8個狀態，具體如上圖，有八種不同電壓狀態）。主要特點：成本低，容量大，但速度慢，壽命短，約500-1000次擦寫壽命。但隨著技術的成熟，壽命問題已經得到改善（約1500-2000次擦寫壽命），並成為目前快閃記憶體顆粒中的最主流產品。

QLC=Quad-Level Cell，即4bit/cell（每個Cell單元儲存4個數據，有16個狀態，具體如上圖，有十六種不同電壓狀態）。相比於TLC來說，成本比更低，容量更大，而可靠、穩定性及壽命則更差些（此前幾年預計的理論可擦寫100-150次），不過目前東芝宣稱，他們的QLC NAND擁有多達1000次左右的P/E編程擦寫循環，幾乎已經和TLC快閃記憶體旗鼓相當。

註：每Cell單元存儲數據越多，單位面積容量就越高，但同時導致不同電壓狀態越多，越難控制，導致顆粒穩定性越差，壽命低，利弊都有。

不得不承認，TLC快閃記憶體的出現大大提升了SSD的容量，並在一定程度上降低了SSD的價格。不過，依舊沒解決SSD價格的難題，大容量SSD仍舊貴。小容量SSD+大容量HDD的存儲方案，終究沒有單純大容量SSD來得好。

當QLC 快閃記憶體的誕生，也許既廉價又擁有超大容量的SSD，從理想變為現實。

QLC與TLC之間的區別：

1、壽命

前段時間，東芝稱其QLC NAND擁有多達1000次左右的P/E編程擦寫循環，打破100-150次魔咒，可以與TLC快閃記憶體顆粒壽命想媲美。如果真的達到這個標準，那麼QLC SSD就能夠「理直氣壯」進入市場了。

1000次壽命，對於普通人來說，也沒有那麼可怕。一般人平均每天的寫入量很少能超過10GB，那麼我們就假設是10GB，120GB QLC SSD，寫入壽命達到120 TB。假設寫入放大係數則假定為3，甚至5，那麼三年之內，很難寫壞它。且QLC快閃記憶體擁有高容量，也意味著其在QLC驅動器中可通過超額配置以延長產品本身的有效壽命。

目前TLC SSD在質保期普遍達到3年，有的質保期甚至達到5年。那麼QLC 壽命問題又有什麼好擔心？

2、穩定性

QLC快閃記憶體是存儲4位電荷，有16種狀態，而TLC存儲3位電荷，有8種狀態 。這意味著QLC快閃記憶體單位存儲密度更大，是TLC的2倍，單顆晶片可達到256GB甚至512GB。但是，也因如此，QLC快閃記憶體的電壓更難控制，幹擾更複雜，而這些問題都會影響QLC快閃記憶體的性能、可靠性及穩定性。不過TLC的這個活生生的案例在前面，解決起來會更容易一些。

3、成本

雖然QLC只是在TLC的電子單元內增加了一個比特位，但其所要求的技術含量卻非常高。因為不僅要在原有的基礎上增加一個比特單位，還需要雙倍的精度才能保有足夠高的穩定性以及性能。不過，一旦解決了所有技術上的難題，隨著SSD容量的大幅增加，其所需要的單位成本也會相應降低。

4、容量

東芝的QLC的技術已經可以實現每快閃記憶體顆粒768Gb（96GB）的容量，相比之TLC顆粒的 512Gb有了更大提升。如果採用16顆粒封裝，那麼可以實現單顆晶片封裝達到1.5TB的容量，容量達到目前單顆最大。如果一塊SSD採用八顆這樣的新品，總容量可以達到驚人的12TB。

寫在最後：

雖說目前QLC 快閃記憶體不過剛正式出現在人們的視線中，其在速度、壽命、穩定性等方面可能會比TLC差，但是更便宜的成本、更大容量的優勢是無法忽視的。隨著技術的不斷發展和成熟，QLC就像當年TLC一樣從不被接納到廣泛認可也是早晚的事情。

其實不管是TLC還是QLC，只要價格夠便宜，容量夠大，速度夠快，壽命有保障，總會獲得消費者的喜歡，贏得屬於自己的市場份額。

而對於HDD來說，QLC的出現將帶來更大的威脅。或許真正QLC SSD普及之時，才是HDD 跟我們Say byebye之時。

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