三星840再测试：TLC闪存可靠性探究

    泡泡网固态硬盘SSD频道11月19日 三星前段时间发布了新一代主控和NAND闪存的840系列SSD，其中定位较高的840 Pro使用的是19nm MLC闪存，而定位主流市场的840系列使用的则是19nm TLC闪存，这也是第一款使用TLC闪存的主力SSD硬盘。

    这两款SSD的性能已经做了测试，其中尤以TLC闪存的840为人关注，因为大家都知道单电平的SLC性能及可靠性最好，双电平的MLC次之，而三电平的TLC无论性能还是可靠性都要低几个量级，三星的840 SSD如何才能让人放心呢？

    SLC、MLC以及TLC原理上的不同之前我们有详细讲解过，这里我们只做简单介绍。

    简单来说，这三种闪存性能上的区别如下：

    SLC每cell只有一个1bit，只需要2个电压状态，MLC每cell储存2bits，需要4个电压状态，而TLC每cell储存3bits，需要8个电压状态，而NAND闪存的program（编程，工作循环的一部分，另一部分是erase擦除）所需电压在15-18V之间，因此对TLC来说被没有太多的电压变化范围，而且每个电压位的差别也太小了，有时候也无法区分像111和110这么近的电位变化，所以TLC的可靠性（写入次数）就减少了，远不如SLC和MLC。

    不过厂商们绝对不愿意看到大家讨论TLC闪存的写入寿命问题，所以他们都没有公布过对应的参数，从以往的经验及得到消息来看TLC的写入次数大约是1000-1500次P/E循环，这个结果看起来跟之前Intel的335系列SSD得到的1000次P/E寿命很接近，但是后者更可能是固件bug，实际上并不一样。
 
　　三星不像Intel那样告诉我们NAND闪存的写入次数，而没有NAND写入次数就没法得出NAND的写入数据总量，因为还有写入放大的因素存在。不过他们还是找到了一个变通方法来计算写入数据量。
 
　　首先向SSD写入QD=1队列的不可压缩128KB文件，记录每次写入的持续时间以及WLC（Wear Leveling Count，磨损测量指数，类似于MWI媒体磨损指数）。如果得到了平均的写入速度和写入时间，那么就可以用来计算写入的数据量了。因为连续的大区块数据的写入放大约等于1，所以写入空盘的时候是没有碎片的。
 
　　下面就是记录的结果：

写入92623GB的数据量耗尽了34 WLC

    他们预测的1000次P/E寿命看起来是准确的，因为WLC指数反映的是已用尽的P/E次数，而且二者是成反比的，P/E次数是1000的话，WLC就应该是0。

　　另外，如果三星的WLC指数跟Intel的MWI指数是一样的定义，那么即便WLC降到了0也不意味着SSD要废了，至少还有20-30%的可用寿命，至少Intel的MWI指数是这样定义的，该指数降到0只是表示你需要考虑一下数据备份的重要性了。

总结：

　　1000次P/E循环寿命看起来并不多，但是依然够用。假如客户端每天的平均写入量大约是10GB，而写入放大保持在一个合理水平，那么计算得出的TLC写入数据寿命如下：

256GB型号的TLC闪存可用23.4年，128GB型号也有11.7年

    当然，如果你每天的写入量是20GB，那么可用时间还会减半，不过依然有数年的使用寿命，就算每天写入30GB，256GB型号依然有足够的可用时寿命。部分重度随机写入的情况下写入放大率也有可能达到10倍以上，不过那主要是服务器应用场合，日常使用中很少出现这个情况。

　　最后还要知道，所有的SMART数值都是比较保守的，就算WLC或者MWI指数降低到0，这也不代表你的SSD要废了，更有代表性的是XS论坛的一个测试，250GB的830已经写入了5000TB的数据了还没有坏掉，国内也有人做过这样的测试。WLC真正降到0需要总计828TB的数据量，这已经是SMART数值的5倍之多了。

　　虽然不是所有的SSD都这么耐用，但是像Intel、美光及三星这样的NAND闪存大厂生产的SSD产品似乎要比SMART值显示的寿命更耐用，因为他们更可能挑选最高质量的NAND闪存来制造SSD。

　　总而言之，Anandtech的测试表明了即便是TLC闪存的SSD，其使用寿命也不足为虑，远远超过人们的想象，不过他们也要知道，测试的数据比较理想，每个人的使用状况是不一样的。

　　最最重要的是人们对TLC闪存的期待是容量更高，价格更低，用更大的容量来弥补P/E次数的降低，而三星的840相比目前的MLC闪存SSD并没有什么价格上的优势，在可以选择的情况下有多少人愿意选择TLC闪存的840呢？上一代的830无论性能还是性价比都要好于840，为何要选择TLC闪存呢？所以840最大的问题并不是可靠性，而是性价比，还是先让三星解决了这个问题再说吧。■