学生党装机除了考虑处理器、显卡、主板等大件之外,固态硬盘也不容忽视,它是最能提升实际体验的产品之一,开机、游戏加载速度远远高于机械硬盘。如今,市面上消费级SSD,不管是主流的SATA SSD新品还是新兴的NVMe SSD新品,基本上都是采用TLC闪存。然后自从2012年10月份,第一款采用TLC NAND闪存的SSD诞生以来,TLC 闪存一直面临着质疑。但是,经过几年技术发展,TLC 闪存越来越成熟,不过在产品特性上依然不及 MLC 闪存。不过,正当TLC NAND为自己正名时,它的取代者QLC悄然来袭,有消息称明年首款QLC将面世。QLC闪存真的适合用在SSD上吗?今天我们就来聊一聊QLC闪存。由于TLC采用不同的电压状态,加上存储密度大,击穿绝缘层次数也比其他介质多,加速绝缘层的损耗过程,导致TLC SSD的寿命比SLC、MLC短得多,同时可靠性、效能等方面存在问题。但是TLC也有自己的优势,TLC储存成本相比MLC、SLC低廉许多。随着TLC闪存技术的飞速发展,厂商不断的改进算法以及优化主控,TLC的P/E寿命由不到1000次提升到1000到2000次,同时TLC SSD性能及可靠性方面得到大大改善,在加上成本更低廉,TLC SSD因此更容易用户的青睐。而更注重品质的用户则会选择 MLC的产品,MLC则继续在高端领域发挥它作用。
但其实,闪存芯片中,除了我们耳熟能祥的SLC,MLC,TLC以外,还有一种叫QLC闪存芯片。QLC = Quad-Level Cell,我们知道,TLC闪存是每个Cell单元存储3位电荷,有8种状态,QLC闪存则是存储4位电荷,有16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,写入速度更低,可靠、稳定性及寿命比TLC更差。目前QLC闪存处于研发阶段,要想它能够运用到SSD上还需要一段时间,并且是否能替代TLC还有待认证。QLC虽说速度、寿命、稳定性等方面比TLC差,但是更便宜的成本、更大容量的优势是无法忽视的。
今天就给大家普及一下 为什么没有机械结构的SSD还是出现寿命问题?因为按照工作原理,闪存单元每次写入或擦除的施加电压过程都会导致绝缘体硅氧化物的物理损耗。这东西本来就只有区区10纳米的厚度,每进行一次电子穿越就会变薄一些。
传统的2D闪存在达到一定密度之后每个电源存储的电荷量会下降,损耗后的TLC绝缘层,相邻的存储单元也会产生电荷干扰,发展到20nm工艺之后,Cell单元之间的干扰现象更加严重,如果数据长时间不刷新的话就会出现读取旧文件会掉速的现象。
3D NAND闪存就是TLC的一个重要方向。3D NAND是不再追求缩小Cell单元,而是通过3D堆叠技术封装更多Cell单元,所以我们不必要追求更先进的制程,毕竟制程约先进,寿命反而越差。所以,可以使用相对更旧的工艺来生产3D NAND闪存,使用旧工艺的好处就是P/E擦写次数大幅提升,而且电荷干扰的情况也因为使用旧工艺而大幅减少。