固態硬盤的特點就是用電信號擦寫來存儲數據,再具體點,就是閃存芯片的存儲單元通過電信號的充放電來寫入和擦除數據。而閃存片由大量的存儲單元組成,每個存儲單元可以存儲一個或多個bit的信息。也正是因此,如何能在存儲單元內存儲更多的數據,就成為“擴容”的根本所在。然而也正因為如此,每一代技術革新后都需要更精細的電壓控制來區分更多狀態,從而導致更容易磨損和更低的擦寫壽命。SLC之后MLC被批壽命短,TLC出現后頂替了MLC的位置,乃至當下QLC被批判的體無完膚——如今PLC在即,你嫌棄的QLC未來也會變成“香餑餑”。
從SLC到QLC 這都是啥意思?
固態存儲顆粒技術歷經了SLC→MLC→TLC→QLC的轉變,每一次都是幾何式倍增容量空間。那么他們是怎么做到的,又是怎樣影響擦寫壽命的呢?固態硬盤靠閃存芯片來存儲數據,數據的最小存儲單位稱為“cell”,每個cell內存儲多少數據就代表著它屬于哪一種技術類型的顆粒。
SLC(Single-Level Cell):每個cell存儲1bit數據;
MLC(Multi-Level Cell):每個cell存儲2bit數據;
TLC(Trinary-Level Cell):每個cell存儲3bit數據;
QLC(Quad-Level Cell):每個cell存儲4bit數據;
PLC(Penta-level cell):每個cell存儲5bit數據。
這些NAND顆粒在物理結構上是由一個個的“塊”來組成的,每個“塊”都有一定的擦除壽命(P/E)。理論上,顆粒擦寫壽命的排名是SLC>MLC>TLC>QLC>PLC。以TLC 1TB固態為例,假設它的擦寫次數3000次,那么它的全寫入壽命應該是1024GB×3000P/E=3072000GB,假設每天都要寫滿1024GB的數據,那么它的理論全壽命是8.2年——問題是,你會每天寫入1TB的數據嗎?實際上,固態硬盤的殺手根本就不是顆粒壽命。
鄙視鏈的形成 源于固執和盲從
其實每一代新的存儲技術更迭,就會有人帶著風向對新技術口誅筆伐。例如MLC剛剛出現的時候,不管容量提升多少,大家一致的認知就是,“你看,它的擦寫壽命比SLC低多了”——這一傳承時至今日依舊存在,QLC目前承擔了一切的“罵名”。除了理論壽命,還涉及到存儲技術改進帶來的影響,比如3D NAND技術帶來的存儲單元立體化、QLC帶來的超大容量以及寫冗余、甚至是固件算法優化寫入(絕大多數人都忽略的事情),都實實在在提升了存儲顆粒的寫壽命以及性能。你不知道的是,QLC最初僅有100P/E~150P/E,但是經過技術發展,當前QLC已經超過了1000P/E(長江存儲推出的X2-6070第三代QLC 3D NAND擁有4000P/E)。
QLC技術特性:每個存儲單元可存儲4比特數據,帶來超高容量,其更大的寫入冗余空間(預留空間)和更智能的磨損均衡算法,有效彌補了單元自身耐用性較低的缺點,提升了實際使用壽命;
3D NAND:立體堆疊存儲單元,在相同面積內大幅增加容量,降低了單個存儲單元承受的寫入壓力,從而提升了整體芯片的耐用性(壽命);
固件算法優化:先進的固件通過智能的磨損均衡、垃圾回收和寫入策略(如SLC緩存),顯著減少了實際對底層存儲單元的物理寫入次數(降低寫放大),極大地延長了固態的有效壽命。
PLC 下一個口碑倒霉蛋
PLC顆粒目前的擦寫壽命預計為10P/E~100P/E,遠低于當前QLC的1000P/E水平,但是單顆粒可用容量比QLC提升約20%~25%,適合高容量、讀密集場景——預計它將于2026年開始展露頭角,但是初期因為其技術特點,更適合在數據中心和讀密集型應用(如AI、大數據)上發揮作用,日常家用還需時日優化。
有理由相信,PLC上市后將繼承QLC的衣缽,承擔下所有,容量提升、冗余增加、單位成本降低這些,都抵不過理論壽命降低這一件事——哪怕最能影響固態壽命的是使用環境(溫度、負載)、控制器與固件可靠性,也抵不過這一點。
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