超能課堂：QLC閃存靠譜嗎？它可否堪用？

我記得在2012年三星推出840的時候一大堆人在嫌棄它用TLC閃存，現在6年過去了，現在的3D TLC早已不是當年那個初出茅廬的TLC，性能和耐久度都有了質的提升，當然我知道還有不少人會嫌棄TLC SSD，然而你們都快要沒得選了，因為用MLC閃存的SSD都快成稀有品了，而且下一個要被嫌棄的對象QLC閃存也快要來了。

QLC = Quad-Level Cell，即4 bit per cell，每單元可以存儲4位數據，充電值多達16個，然而要在一定的電壓下塞入0000到1111這麽多種電位，控制的難度和精準度可想而知有多高，寫入性能與耐久度的下是必然的，然而可以換回更高的存儲密度，降低每GB存儲太空的成本，這也是閃存廠商一直在追求的，QLC相比SLC來說每單元可以存多4倍的數據、是MLC的兩倍、比TLC多50%，但性能與耐久度也和每代閃存更新時那樣有所降低。

QLC的性能真的那麽不堪嗎？

至於性能上的損失嘛，美光給出過對比數據，左邊的是用TLC閃存的美光5200 ECO 7680GB，右邊則是用QLC閃存的美光5210 ION 7680GB，讀取速度方面兩者差不了多少，畢竟都到SATA口的極限了，寫入速度TLC的盤有520MB/s，而QLC的盤只有360MB/s，寫入IOPS下降了將近一半，平均無故障時間也從三百萬小時下降到兩百萬小時，功耗則輕微上升。

然而這貨是大容量的企業級SATA盤，閃存數量足夠多可以保障寫入速度夠穩定，然而到了小容量的消費級產品上有怎麽樣呢？其實消費級的產品基本上都會使用SLC Cache功能保障SSD可提供一個較高的寫入速度，然而當SLC Cache用光了又會怎樣呢？這是PCWorld測試的Intel 660p 1TB：

Intel 660p的SLC Cache太空是動態的，會隨著硬碟剩餘太空的變小而變小，然而這盤本來就從512GB起跳所以SLC Cache太空還是挺多的，在有緩存的時候寫入速度還是挺高的，當緩存用完之後QLC閃存的原始寫入速度就會暴露出來，即使是1TB的盤寫入速度也就100MB/s左右，堪比機械硬碟，這寫入速度和TLC差得遠了。

QLC的壽命很短嗎？

耐久度方面是大家比較擔心的，可能還有不少人以為QLC只有100多次P/E，實際上這已經是閃存工藝還是2D時代的觀念了，以前提升閃存的存儲密度是更新新工藝的提升晶體管密度的，然而這會導致阻擋電子的二氧化矽層越來越薄，導致可靠性變差，然而現在各家都換用3D工藝了，現在提升閃存容量不再靠製程提升晶體管密度，而是要提升堆疊層數，工藝相對來說不需要那麽先進的，可以使用老的工藝生產3D NAND這樣還可以提供比較好的可靠性，另外主控的糾錯能力也是影響閃存的耐久度。

根據美光給出的數據，他們家的3D QLC閃存其實也可以達到1000 P/E，也不算太差已經有初期2D TLC閃存的耐久度了，作為對比3D TLC閃存是3000 P/E，而3D MLC閃存則是10000 P/E。

而東芝方面公布的QLC耐久度其實更好一點，在今年的閃存峰會上東芝提到他們的96層堆棧BiCS 4技術的QLC閃存在1500次P/E循環之後也沒有看到明顯的劣化跡象，這代表著QLC閃存的實際P/E壽命不止1500次，所以在壽命這個問題上，3D NAND時代的QLC閃存沒什麽好擔心的，情況比TLC閃存剛問世時要好太多了。

而且各個廠商都把QLC的存儲密度特別大，東芝用96層堆棧BiCS 4的QLC閃存已經做到1.33Tb核心容量了，而Intel/美光那邊可做到1Tb級別的核心容量，這是什麽概念呢？現在3D TLC的核心大小主流還是256Gb，部分是512Gb，美光/Intel可以做到768Gb，再加上多片封裝技術，單顆閃存的容量可做到很大，東芝就把16顆1.33Tb的核心封到一顆閃存上，這樣就能得到一顆2.66TB的閃存。

QLC會取代TLC嗎？

QLC閃存的誕生有著廠商與市場對閃存降低成本的需求，然而對於普通消費者而言更害怕QLC閃存會像當時MLC取代SLC，TLC取代MLC那樣，怕到時連TLC都沒有得用了，真會變成這樣嗎？

其實現在各個廠商的宣傳都是用QLC SSD去針對HDD去做的，至少他們現在還沒有打算用QLC SSD來取代現在的TLC SSD，而是想徹底取代現在的HDD，也就是為什麽現在的QLC SSD容量都做到那麽大的原因。其實一個U.2的QLC SSD就能代替由多個15000轉或10000轉HDD組成的磁盤陣列，容量和連續讀取速度兩者可能差不多，然而SSD的隨機性能肯定要比HDD強得多，一個SSD的功耗也必然會低於多個HDD組成的陣列，這些對企業來說是極為吸引的，所以這也是為什麽各個廠家都優先把企業級QLC SSD弄出來的原因。

至於個人用戶，QLC SSD的作用主要也是用來取代HDD做倉庫盤來用的，做系統盤其實不算太適合，就拿Intel 660p來說吧，先不說它SLC Cache用光後HDD級的寫入速度，其實它在複雜讀取負載下速度也會大幅下降，特別是在數據特別分散的時候，Intel也說過它並不適合重載工作，以目前的QLC SSD的性能還是讓它當從盤做數據倉庫吧，它還是比較適合那些寫入操作少，以讀取為主的那種負載，系統盤還是那些高性能SSD會更加好，以現在QLC閃存的性能短時間來說還是很難把它做成高性能SSD的。

總結

現在Intel、美光都發布了自己的QLC SSD了，東芝、西數的QLC閃存也開始少量出貨，三星、SK海力士的QLC閃存也快了，QLC閃存是一個不可阻擋的趨勢，然而大家應該擔心的不是它的壽命，而是性能，QLC SSD的起步容量都很大，而且3D QLC的耐久度至少有1000P/E，所以SSD生命周期內的總寫入量不會很低，然而它的性能才是應該介意的地方，雖然說QLC SSD的性能肯定比HDD好很多，然而讀寫延時還是要比TLC SSD差很多的，做系統盤肯定沒那麽好。

然而要想SSD徹底取代HDD也只能靠QLC了，QLC SSD最大的誘惑還是它超大的容量和更低的價格，這就是更高的存儲密度所帶來的好處，而且與HDD比起來有更好的連續讀寫和隨機性能，不怕震動也沒有噪聲，只要價格適合就是HDD的最佳取代品，未來的桌面電腦可能會完全沒有HDD，由TB級別的QLC SSD完全取代它的位置，而系統則裝在傲騰SSD裡面，需要的話再加個512GB的MLC/TLC SSD來放遊戲，這樣就是一套相當理想的純SSD系統。