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QLC闪存、TLC闪存是什么?QLC闪存、TLC闪存有何区别?

嵌入式星球 2020-11-06 17:38 次阅读

闪存是最常用器件之一,在诸如SSD等存储设备中均存在闪存。但是,大家对闪存真的足够了解吗?为增进大家对闪存的了解和认识,本文将对QLC闪存以及TLC闪存相关内容予以介绍。如果你对闪存具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、前言

我们渴求大容量的SSD,不过超过TB大容量SSD动不动就几千元的售价,对于支付能力有限用户实际上没有意义。SSD的成本主要来源于闪存,在TLC闪存能够实现TB容量可惜价格未能降下来。只有不断开发新类型的闪存,解决容量与价格的矛盾,才能让SSD真正在大数据时代发挥应有作用。

这时,QLC闪存就应运而生,目前,东芝和西数先后宣布成功开发基于四比特单元3DNAND闪存芯片,即QLC闪存,这也意味着QLCSSD将要来临。那么,它与TLC闪存又有什么区别,能否取代TLC成为SSD主流闪存之选?

二、QLC闪存颗粒

在聊QLC之前,我觉得先来聊一聊TLC会有助于大家理解它。

现在购买过SSD的朋友应该都听说过TLC闪存颗粒,因为2017年整体TLCSSD出货比重接近75%,而SSD市场所占比重更大,也就是说现在大家买到的固态硬盘,基本上都是TLC的。

QLC则是有望未来接替他成为主流的产品!

闪存颗粒的类型有以下几种:SLC、MLC、TLC、QLC。

参照上图解释给大家会更清晰一些

SLC单比特单元(每个Cell单元只储存1个数据,有21=2个状态,就是0和1,也就是仅有两种不同的电压状态),因为稳定,所以性能最好,寿命也最长(理论可擦写10W次),成本也最高,最早的顶级颗粒,但因为成本问题,目前已经消失在大家的视野里。

MLC双比特单元(每个Cell单元储存2个数据,有22=4个状态,00/01/10/11,因此有四种不同电压状态),也就是仅有两种不同的电压状态)性能、寿命(理论可擦写1W次)、成本在几种颗粒中算是均衡的,接替SLC的产品,在TLC之前的绝对主流颗粒,而目前主要用于高端和企业级产品。

TLC三比特单元(每个Cell单元储存3个数据,有23=8个状态,不详列,如上图,有八种不同电压状态),成本低,容量大,但寿命越来越短(理论可擦写1500次),但随着技术的成熟,目前寿命问题已经得到解决,并成为目前闪存颗粒中的最主流产品。

QLC四比特单元(每个Cell单元储存4个数据,有24=16个状态,不详列,如上图,有十六种不同电压状态),成本更低,容量更大,但寿命更短(理论可擦写150次),想成为接替TLC的产品还有急需解决的问题。

注:每Cell单元存储数据越多,单位面积容量就越高,但同时导致不同电压状态越多,越难控制,所以导致颗粒稳定性越差,寿命低。利弊都有。

不得不承认,TLC闪存的出现大大提升了SSD的容量,并在一定程度上降低了SSD的价格。不过,依旧没解决SSD价格的难题,大容量SSD仍旧贵。小容量SSD+大容量HDD的存储方案,终究没有单纯大容量SSD来得好。

当QLC闪存的诞生,也许既廉价又拥有超大容量的SSD,从理想变为现实。

三、QLC与TLC区别

1、寿命

前段时间,东芝称其QLCNAND拥有多达1000次左右的P/E编程擦写循环,打破100-150次魔咒,可以与TLC闪存颗粒寿命相媲美。如果真的达到这个标准,那么QLCSSD就能够“理直气壮”进入市场了。

1000次寿命,对于普通人来说,也没有那么可怕。一般人平均每天的写入量很少能超过10GB,那么我们就假设是10GB,120GBQLCSSD,写入寿命达到120TB。假设写入放大系数则假定为3,甚至5,那么三年之内,很难写坏它。且QLC闪存拥有高容量,也意味着其在QLC驱动器中可通过超额配置以延长产品本身的有效寿命。

目前TLCSSD在质保期普遍达到3年,有的质保期甚至达到5年。那么QLC寿命问题又有什么好担心?

2、稳定性

QLC闪存是存储4位电荷,有16种状态,而TLC存储3位电荷,有8种状态。这意味着QLC闪存单位存储密度更大,是TLC的2倍,单颗芯片可达到256GB甚至512GB。但是,也因如此,QLC闪存的电压更难控制,干扰更复杂,而这些问题都会影响QLC闪存的性能、可靠性及稳定性。不过TLC的这个活生生的案例在前面,解决起来会更容易一些。

3、成本

虽然QLC只是在TLC的电子单元内增加了一个比特位,但其所要求的技术含量却非常高。因为不仅要在原有的基础上增加一个比特单位,还需要双倍的精度才能保有足够高的稳定性以及性能。不过,一旦解决了所有技术上的难题,随着SSD容量的大幅增加,其所需要的单位成本也会相应降低。

4、容量

东芝的QLC的技术已经可以实现每闪存颗粒768Gb(96GB)的容量,相比之TLC颗粒的512Gb有了更大提升。如果采用16颗粒封装,那么可以实现单颗芯片封装达到1.5TB的容量,容量达到目前单颗最大。如果一块SSD采用八颗这样的新品,总容量可以达到惊人的12TB。

写在最后:

虽说目前QLC闪存不过刚正式出现在人们的视线中,其在速度、寿命、稳定性等方面可能会比TLC差,但是更便宜的成本、更大容量的优势是无法忽视的。随着技术的不断发展和成熟,QLC就像当年TLC一样从不被接纳到广泛认可也是早晚的事情,

其实不管是TLC还是QLC,只要价格够便宜,容量够大,速度够快,寿命有保障,总会获得消费者的喜欢,赢得属于自己的市场份额。

而对于HDD来说,QLC的出现将带来更大的威胁。或许真正QLCSSD普及之时,才是HDD跟我们Saybyebye之时。


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