固态硬盘凭借出众的性能和日益下降的价格，逐步成为电脑存储的主流设备。

但是在选择固态硬盘时，我们常常会碰到大量的技术名词——例如近些年市场上热议的3D NAND技术——令人一头雾水，不知所措。

不如，今天我们就来琢磨琢磨，3D NAND到底是个啥？

NAND的存储原理

SSD使用NAND存储颗粒进行数据存储，根据存储方式不同，分为SLC、MLC和TLC，按每个存储单位可存储数据的多少排序即TLC > MLC > SLC，但是从可靠性和性能角度上来讲结果则完全相反。

因此早期SLC多用于价格昂贵的企业级SSD，MLC、TLC则更多用于消费级SSD，只不过前者更受发烧友的欢迎，后者更适合普通用户。

但无论使用哪种存储方式，数据存储的物理原理都是相同的——NAND颗粒借助绝缘层存储数据，在写入数据时需要给存储单元施加一定的电压以形成电场，这样电子就可以穿过绝缘层进入存储单元，完成数据写入的动作。

随着数据写入和擦除次数的增多，作为绝缘层的硅氧化物会产生损耗，每产生一次电子穿越，该氧化层都会变薄一点直至彻底失效。

由于TLC单个存储单元存储的数据量是SLC的3倍（3bit），需要使用8个电压的电平状态来控制，因此对氧化层的退化会更加敏感，这导致传统TLC单元的擦写次数仅为2000次左右，而MLC则可以达到5000次以上，SLC更是能达到10万次。

另外，由于TLC需要不断切换不同电压来发现存储器的记录状态，因此性能方面TLC也比不上MLC和SLC。

2D NAND和3D NAND

传统的存储单元是平铺在硅基片上的，这样的技术也被称为2D NAND，即在一个平面上设计电路。就像我们过去的平房，每一套房子都是一个存储数据的单元。

如果我们想在相同的面积上增加存储量，就需要增加存储单元的数量，也就是增加单位面积下的房子的数量。为此我们就需要把大户型改为小户型，宽马路改成窄马路，厚厚的水泥墙改成薄薄的小土墙。

随着技术工艺的提高，我们已经可以建更小的房子、更薄的墙，但是就像前面所说更薄的氧化层会让SSD存储单元的寿命进一步缩短，甚至达到失去应用价值的地步。这对矛盾导致SSD在保证寿命的情况下，存储容量无法大幅提升。

为了解决这个问题，3D NAND存储技术应运而生了。

所谓3D，就是将存储单元以层的形式叠起来，变成立体结构，将之前的平房改建成了楼房。这样就能在不降低绝缘层厚度的情况下容纳下更多的存储单元，达到提高存储密度的目的。

随着技术的进步，堆叠层的数量也在大幅提高，例如64层的堆叠，容量可以达到1920GB。

3D NAND的优势

传统的TLC颗粒存在耐久性差和读写速度慢的问题，因此大家更倾向于选择使用MLC颗粒的固态硬盘。但是在3D NAND的加持下，这一情况被彻底改变。

多层结构的3D NAND能够使用更老的制程——也就是能用更厚的墙——使得3D TLC也拥有了更强的耐久性，可擦写次数已经能够达到20,000次，超过传统的2D MLC。

在实验室条件下，2D NAND经历300次的擦写循环后，数据保存性能就会衰减到一年，而3D NAND则将这一成绩提升至10年。在过去2D TLC的写入速度比2D MLC低25%左右，但是在3D TLC时代，这一情况被彻底逆转，3D TLC写入时间比2D TLC少了50%，已经成功超越2D MLC。