以后你买的SSD可能就用它了 QLC闪存颗粒开始发力

    最近，因为东芝宣布了世界上首款走出实验室投入实用的QLC闪存，让QLC闪存颗粒再次让世人关注了起来，不过相信很多人还不了解QLC是什么东西........其实就连笔者身边的很多做硬件的朋友都不太了解，所以笔者觉得今天有必要和大家聊一聊它！

QLC闪存颗粒是什么？

   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TLC SSD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。而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，所以性能较好，寿命也最长（理论可擦写10W次），成本也最高，最早的优异颗粒，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。

QLC闪存颗粒的劣势：

    QLC出现的时间很早，但一直未被人关注过，它真正的进入大家的眼睛，应该是从2015年，以往QLC闪存顶多是在实验室里讨论，因为这种闪存还不成熟，而东芝首次在公开场合讨论了QLC闪存，也让大家真正开始注意到它，对其的担忧也一直没有中断。

    1.产品本身问题：如同早期的TLC闪存颗粒，QLC也急需解决得问题有闲置漏电问题、寿命问题、错误率高问题、读写干扰问题，由于这些因素，以及QLC可擦写性低的原因，它之前一直被定义为只被用于存储盘的行列。

    2.市场的考验：这一点依然要从TLC的过往说起，最早的TLC出现时候，MLC颗粒虽然价格依然昂贵，但因为均衡性强，相较SLC又廉价了太多，所以当时独领风骚，而TLC面临着状态不稳定，寿命低的严重缺陷，只配使用在U盘这类产品中（而且也基本是山寨无保货），甚至多年被市场与厂商的摒弃。QLC必然也要经历一番。

    3.消费者的认可：从怀疑到认可TLC闪存颗粒，消费者花费了多年的时间与印证，这一点上不知道QLC会需要经历多久，新技术的出现一定会需要时间的考验才能真正让人放心。

QLC闪存颗粒的优势：

    价格：TLC当初虽然弱势，但依然未被放弃，并最终取代了MLC，最主要的原因就在于价格，而QLC的成本则相对于TLC还要低25%甚至更多，这让一直希望将SSD普及并取代机械硬盘的厂商们不得不对其关注并报以期待。

    容量：从QLC的特性就可以看到，QLC的容量上是碾压TLC的，如今的TLC在3D技术的帮助下，512Gb核心容量的64层堆栈3D NAND闪存，单颗核心容量就达到了64GB，每颗闪存封装多颗核心，三星可以在单颗芯片封装内，做到1TB容量。那么QLC的容量就更不可估量了，硬盘的容量局限性已经很难解决，但SSD却仍有很大空间，未来做到100TB以上也是完全可行的。

   速度：虽然目前的QLC在速度方面，还没有任何体现，但是闪存颗粒的特性决定了它不会很慢，至少相比机械硬盘是一定有优势的，而且如今接口类型的发展以及主控越做越好，速度上并不会成为阻碍它的因素。

QLC闪存颗粒的转机：    

    虽然QLC目前还有各种问题需要解决，但其优势也非常明显，尤其对于厂商来说，QLC的大容量低成本对厂商来说是个不可抗拒的诱惑。

    而3D闪存的发展QLC闪存颗粒来说是个天赐良机，传统平面NAND闪存在提升容量及可靠性上日渐乏力，但3D堆栈技术使得闪存可靠性及速度都有所改善，这一点上在TLC上已经得到印证。

    在稳定性方面，4位数据带来的挑战也很大，更精确的电压控制、更复杂的干扰等问题都会影响QLC闪存的性能及可靠性，但现在东芝用自己先进的电路设计和3D闪存技术克服了这一技术难关，成功打造了世界上首个QLC 3D闪存。

    而寿命方面，东芝称其QLC NAND拥有多达1000次左右的P/E编程擦写循环，已经打破之前预计的100-150次魔咒，可以与TLC闪存颗粒寿命想媲美，现在的TLC SSD在质保方面，都已经做到5年包换了，那么QLC的未来又有什么好担心。

    容量上，东芝的QLC技术实现了每闪存颗粒768Gb的容量，相比之前512Gb TLC颗粒有了更大提升。东芝的QLC颗粒能以16颗粒封装，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。

QLC闪存颗粒的展望：

    从之前的图表中就可以看到，四种颗粒都是呈接替状态出现，MLC接替了SLC，TLC接替了MLC,主要原因都在于成本以及容量，而未来的QLC也将继承这个状态，只需要如TLC当年一样，解决寿命以及稳定性问题，而从东芝的消息中得知，这些或许都已经不再是难题。

    除了东芝外，Intel、美光、三星几家芯片厂商其实都早已开始研究QLC闪存，如今东芝首先让其从实验室走出，那么真正市场只是时间问题，各种消息已经透露出，QLC闪存在明年下半年就会正式进入商业化。

    从早起的TLC面临的各种困难来看，QLC真正商业化也会步履艰难，但它的命运要远比TLC好的多，因为寿命以及稳定性方面等各项技术在TLC发展过程中已经趋向成熟， 事实上，经过厂商不断的改进，TLC技术已经十分成熟，无论性能还是寿命都可以满足日常消费甚至企业级应用，目前几乎绝大多数消费级SSD都在用它。而QLC的巨大诱惑也会让芯片厂商废寝忘食的将其完善。

    对于我们最终用户来说，只要价格便宜，容量大，速度快，寿命有保障，那么是TLC还是QLC又有什么关系，相信目前最该发愁的就是希捷、西数了，在这一点上，西数走在了前面，目前已经推出了多款SSD，并称将率先使用QLC，而希捷却依然固守机械硬盘市场，而TLC没有做到的事情，QLC SSD是真的有望完成的，那就是让固态硬盘彻底取代机械硬盘，如果未来QLC真的在容量与价格上都碾压了机械硬盘的话，不知道希捷会不会后悔。■

    本文编辑：宋阳

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