随着工艺技术的成熟 您的下一代SSD可能会变慢

最近，SSD制造商开始在速度和可靠性方面进行权衡，以便将更多存储空间塞入其驱动器中。像NVMe和PCIe这样的协议正在变得越来越快，但是一些SSD正在倒退。

QLC闪存是问题所在

这是问题所在。制造固态硬盘很昂贵，而且只需花费不到50美元即可获得“2000 GB”机械硬盘，很少有人愿意为512 GB固态硬盘支付200美元。

SSD制造商正在增加存储容量，同时降低成本 - 但这对性能和耐用性都有害。大型SSD可能会越来越便宜，但SSD技术的每一次飞跃都需要权衡利弊。我们目前看到四级单元（QLC）SSD的兴起，每个存储单元可以存储4位信息。QLC并没有完全取代标准固态硬盘，但是一些使用它的驱动器已经进入市场，而且他们遇到了问题。

具体而言，SSD制造商必须找到一种方法，将更多空间放入相同尺寸的NAND闪存芯片（SSD的实际数据存储部分）中。传统上，这是通过缩小工艺节点来完成的，使闪存内的晶体管更小。但随着摩尔定律的放缓，你必须变得更有创意。

巧妙的解决方案是多级NAND闪存。NAND闪存能够在一段时间内在单元中存储特定的电压电平。传统的NAND闪存存储两个级别 - 开启和关闭。这叫做SLC闪存，速度非常快。但由于NAND本质上存储了模拟电压，因此您可以表示具有略微不同电压电平的多个位，如下所示：

如此处所示，问题在于它呈指数级扩展 。SLC闪光仅需要电压或不需要电压。MLC闪存需要四个电压电平。TLC需要八个。在去年，QLC闪存已经进入市场，需要16个独立的电压水平。

这导致了很多问题。随着您添加更多电压电平，将这些位分开会变得越来越难。这使得QLC闪存的密度比TLC高25％，但速度要慢得多。读取速度不会受到太大影响，但写入速度会下降。大多数SSD（使用较新的NVMe协议）徘徊在1500 MB / s左右，用于持续读写（即加载或复制大文件）。但QLC闪存只能管理80-160 MB / s的持续写入，这比一个像样的硬盘差。

QLC SSD的分解速度更快

与硬盘驱动器相比，所有SSD通常具有不利的写入耐久性。无论何时写入SSD中的单元，它都会慢慢磨损。擦除一个单元被认为可以消除它的电子，但是有少数总是在附近，导致“0”单元随着时间的推移更接近“1”。控制器通过随时间施加更大的正电压来补偿这一点，当你有足够的电压空间时这很好。但QLC没有。

SLC具有100，000次编程/擦除周期的平均 写入耐久性（写入操作）。MLC的范围在35，000到10，000之间。TLC有大约5，000个。但QLC只有1000个。这使得QLC不适合频繁访问驱动器，例如引导驱动器，这些驱动器经常被写入。

底线 - 不要购买用于操作系统系统驱动器的QLC驱动器。它们太不可靠了，不能确定它在几年内不会降解。我们建议使用大型QLC驱动器替代旋转硬盘驱动器，并使用快速SLC，MLC或TLC驱动器作为主要操作系统驱动器。这可能是笔记本电脑中的一个问题，你没有选择，但QLC仍然很新，还没有进入笔记本电脑。

高效的缓存隐藏了这些问题

在这一点上，你可能会问为什么QLC甚至是一个东西，当它客观上更慢并且比其他闪存类型更快地打破。你显然不能推销降级，但SDD制造商已经找到了隐藏问题缓存的方法。

QLC SSD将部分驱动器专用于 缓存。这个缓存忽略了它应该是QLC而不像SLC闪存那样运行的事实。缓存将比它占用的实际驱动器空间小75％，但速度会快得多。

来自高速缓存的数据可以以与其他高端SSD相同的速度写入，并且将被控制器慢慢刷出并分类到QLC单元中。但是当该缓存已满时，控制器必须直接写入慢速QLC单元，这会导致长写入期间性能大幅下降。

看看Tom‘s Hardware 对Crucial P1 500GB（消费者QLC SSD）的评论中的这个基准测试，它非常清楚地显示了这个问题：

代表Crucial P1的红线以稳定的NVMe速度运行，虽然与一些高端产品相比有点慢。但是在大约75 GB的写入之后，缓存变满了，你可以看到QLC闪存的 真实速度。该线路直线下降到大约80 MB / s，比大多数硬盘驱动器的持续写入速度慢。

ADATA XPG SX8200是一款TLC驱动器，除了原始TLC闪存之外，它还具有相同的特性。大多数其他驱动器也采用这种缓存方法，因为它加快了对驱动器的快速，小写入（这是最常见的）。但持续写入是你最常注意到的 - 你不会注意到一个小文件副本需要0.15秒而不是0.21秒，但你会注意到一个大文件副本需要额外的十分钟。

您可以轻松地将其写为边缘情况，但该缓存不会永远保持75 GB。当您填满驱动器时，缓存会变小。根据Anandtech的测试，对于英特尔SSD 660p阵容，当驱动器大部分已满时，512 GB型号的缓存减少到仅6 GB，即使剩余128 GB的空间。

这意味着如果你装满你的SSD，然后尝试从Steam安装一个20-30 GB的游戏，那么前6 GB将极快地写入驱动器，然后你就会开始看到相同的80 MB / s的速度。剩下的文件。

当然，在这个例子中你很可能受限于下载速度，但是在更新（需要下载然后替换现有文件，有效地需要两倍的空间）的情况下，问题会更加明显。您已完成下载，然后必须等待它才能安装。

你应该避免QLC吗？

你绝对应该避免使用512 GB的QLC驱动器（一旦生产成本越低，就越少），因为它们没有多大意义。你可以更快地填充它们，并且当它已满时缓存会更小，使它变得相当慢。此外，他们目前并没有比替代品便宜得多。

尽管它的不足之处，QLC闪光灯是不是 太，当你在更高容量的驱动器太大的问题。660p的2 TB型号在填满时至少具有24 GB的缓存。它仍然是QLC闪存，但对于便宜的2 TB SSD来说，这是一个可以接受的权衡，它在大多数时间内运行速度非常快 。

鉴于其巨大的容量，基于QLC的SSD可以作为旋转硬盘驱动器的合适替代品，前提是您可以定期备份，以防它开始使用。它非常适合您不经常访问的东西，但是当您这样做时想要非常快，并且具有相当大的SLC缓存，大多数持续的写入操作将相当快，直到您填满驱动器。

由于可靠性问题，您应该避免将其用作启动驱动器或任何经常写入的内容。

在制造的其他方面仍然有很多进步 - 能够处理更多闪存芯片的更好控制器，随着工艺节点成熟而更便宜的闪存芯片，以及可能还有其他技术。QLC闪存不会很快成为标准; 目前，这只是另一种选择。只需确保在购买SSD时，检查技术规格并注意用于制作它们的闪光灯类型。