最近，SSD制造商開始在速度和可靠性方面進(jìn)行權(quán)衡，以便將更多存儲(chǔ)空間塞入其驅(qū)動(dòng)器中。像NVMe和PCIe這樣的協(xié)議正在變得越來越快，但是一些SSD正在倒退。

QLC閃存是問題所在

這是問題所在。制造固態(tài)硬盤很昂貴，而且只需花費(fèi)不到50美元即可獲得“2000 GB”機(jī)械硬盤，很少有人愿意為512 GB固態(tài)硬盤支付200美元。

SSD制造商正在增加存儲(chǔ)容量，同時(shí)降低成本 - 但這對(duì)性能和耐用性都有害。大型SSD可能會(huì)越來越便宜，但SSD技術(shù)的每一次飛躍都需要權(quán)衡利弊。我們目前看到四級(jí)單元（QLC）SSD的興起，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)4位信息。QLC并沒有完全取代標(biāo)準(zhǔn)固態(tài)硬盤，但是一些使用它的驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)，而且他們遇到了問題。

具體而言，SSD制造商必須找到一種方法，將更多空間放入相同尺寸的NAND閃存芯片（SSD的實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分）中。傳統(tǒng)上，這是通過縮小工藝節(jié)點(diǎn)來完成的，使閃存內(nèi)的晶體管更小。但隨著摩爾定律的放緩，你必須變得更有創(chuàng)意。

巧妙的解決方案是多級(jí)NAND閃存。NAND閃存能夠在一段時(shí)間內(nèi)在單元中存儲(chǔ)特定的電壓電平。傳統(tǒng)的NAND閃存存儲(chǔ)兩個(gè)級(jí)別 - 開啟和關(guān)閉。這叫做SLC閃存，速度非常快。但由于NAND本質(zhì)上存儲(chǔ)了模擬電壓，因此您可以表示具有略微不同電壓電平的多個(gè)位，如下所示：

如此處所示，問題在于它呈指數(shù)級(jí)擴(kuò)展 。SLC閃光僅需要電壓或不需要電壓。MLC閃存需要四個(gè)電壓電平。TLC需要八個(gè)。在去年，QLC閃存已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)，需要16個(gè)獨(dú)立的電壓水平。

這導(dǎo)致了很多問題。隨著您添加更多電壓電平，將這些位分開會(huì)變得越來越難。這使得QLC閃存的密度比TLC高25％，但速度要慢得多。讀取速度不會(huì)受到太大影響，但寫入速度會(huì)下降。大多數(shù)SSD（使用較新的NVMe協(xié)議）徘徊在1500 MB / s左右，用于持續(xù)讀寫（即加載或復(fù)制大文件）。但QLC閃存只能管理80-160 MB / s的持續(xù)寫入，這比一個(gè)像樣的硬盤差。

QLC SSD的分解速度更快

與硬盤驅(qū)動(dòng)器相比，所有SSD通常具有不利的寫入耐久性。無論何時(shí)寫入SSD中的單元，它都會(huì)慢慢磨損。擦除一個(gè)單元被認(rèn)為可以消除它的電子，但是有少數(shù)總是在附近，導(dǎo)致“0”單元隨著時(shí)間的推移更接近“1”。控制器通過隨時(shí)間施加更大的正電壓來補(bǔ)償這一點(diǎn)，當(dāng)你有足夠的電壓空間時(shí)這很好。但QLC沒有。

SLC具有100，000次編程/擦除周期的平均 寫入耐久性（寫入操作）。MLC的范圍在35，000到10，000之間。TLC有大約5，000個(gè)。但QLC只有1000個(gè)。這使得QLC不適合頻繁訪問驅(qū)動(dòng)器，例如引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)器，這些驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常被寫入。

底線 - 不要購(gòu)買用于操作系統(tǒng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器的QLC驅(qū)動(dòng)器。它們太不可靠了，不能確定它在幾年內(nèi)不會(huì)降解。我們建議使用大型QLC驅(qū)動(dòng)器替代旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動(dòng)器，并使用快速SLC，MLC或TLC驅(qū)動(dòng)器作為主要操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器。這可能是筆記本電腦中的一個(gè)問題，你沒有選擇，但QLC仍然很新，還沒有進(jìn)入筆記本電腦。

高效的緩存隱藏了這些問題

在這一點(diǎn)上，你可能會(huì)問為什么QLC甚至是一個(gè)東西，當(dāng)它客觀上更慢并且比其他閃存類型更快地打破。你顯然不能推銷降級(jí)，但SDD制造商已經(jīng)找到了隱藏問題緩存的方法。

QLC SSD將部分驅(qū)動(dòng)器專用于 緩存。這個(gè)緩存忽略了它應(yīng)該是QLC而不像SLC閃存那樣運(yùn)行的事實(shí)。緩存將比它占用的實(shí)際驅(qū)動(dòng)器空間小75％，但速度會(huì)快得多。

來自高速緩存的數(shù)據(jù)可以以與其他高端SSD相同的速度寫入，并且將被控制器慢慢刷出并分類到QLC單元中。但是當(dāng)該緩存已滿時(shí)，控制器必須直接寫入慢速Q(mào)LC單元，這會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)寫入期間性能大幅下降。

看看Tom‘s Hardware 對(duì)Crucial P1 500GB（消費(fèi)者QLC SSD）的評(píng)論中的這個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試，它非常清楚地顯示了這個(gè)問題：

代表Crucial P1的紅線以穩(wěn)定的NVMe速度運(yùn)行，雖然與一些高端產(chǎn)品相比有點(diǎn)慢。但是在大約75 GB的寫入之后，緩存變滿了，你可以看到QLC閃存的 真實(shí)速度。該線路直線下降到大約80 MB / s，比大多數(shù)硬盤驅(qū)動(dòng)器的持續(xù)寫入速度慢。

ADATA XPG SX8200是一款TLC驅(qū)動(dòng)器，除了原始TLC閃存之外，它還具有相同的特性。大多數(shù)其他驅(qū)動(dòng)器也采用這種緩存方法，因?yàn)樗涌炝藢?duì)驅(qū)動(dòng)器的快速，小寫入（這是最常見的）。但持續(xù)寫入是你最常注意到的 - 你不會(huì)注意到一個(gè)小文件副本需要0.15秒而不是0.21秒，但你會(huì)注意到一個(gè)大文件副本需要額外的十分鐘。

您可以輕松地將其寫為邊緣情況，但該緩存不會(huì)永遠(yuǎn)保持75 GB。當(dāng)您填滿驅(qū)動(dòng)器時(shí)，緩存會(huì)變小。根據(jù)Anandtech的測(cè)試，對(duì)于英特爾SSD 660p陣容，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器大部分已滿時(shí)，512 GB型號(hào)的緩存減少到僅6 GB，即使剩余128 GB的空間。

這意味著如果你裝滿你的SSD，然后嘗試從Steam安裝一個(gè)20-30 GB的游戲，那么前6 GB將極快地寫入驅(qū)動(dòng)器，然后你就會(huì)開始看到相同的80 MB / s的速度。剩下的文件。

當(dāng)然，在這個(gè)例子中你很可能受限于下載速度，但是在更新（需要下載然后替換現(xiàn)有文件，有效地需要兩倍的空間）的情況下，問題會(huì)更加明顯。您已完成下載，然后必須等待它才能安裝。

你應(yīng)該避免QLC嗎？

你絕對(duì)應(yīng)該避免使用512 GB的QLC驅(qū)動(dòng)器（一旦生產(chǎn)成本越低，就越少），因?yàn)樗鼈儧]有多大意義。你可以更快地填充它們，并且當(dāng)它已滿時(shí)緩存會(huì)更小，使它變得相當(dāng)慢。此外，他們目前并沒有比替代品便宜得多。

盡管它的不足之處，QLC閃光燈是不是 太，當(dāng)你在更高容量的驅(qū)動(dòng)器太大的問題。660p的2 TB型號(hào)在填滿時(shí)至少具有24 GB的緩存。它仍然是QLC閃存，但對(duì)于便宜的2 TB SSD來說，這是一個(gè)可以接受的權(quán)衡，它在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)運(yùn)行速度非常快 。

鑒于其巨大的容量，基于QLC的SSD可以作為旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動(dòng)器的合適替代品，前提是您可以定期備份，以防它開始使用。它非常適合您不經(jīng)常訪問的東西，但是當(dāng)您這樣做時(shí)想要非?？欤⑶揖哂邢喈?dāng)大的SLC緩存，大多數(shù)持續(xù)的寫入操作將相當(dāng)快，直到您填滿驅(qū)動(dòng)器。

由于可靠性問題，您應(yīng)該避免將其用作啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器或任何經(jīng)常寫入的內(nèi)容。

在制造的其他方面仍然有很多進(jìn)步 - 能夠處理更多閃存芯片的更好控制器，隨著工藝節(jié)點(diǎn)成熟而更便宜的閃存芯片，以及可能還有其他技術(shù)。QLC閃存不會(huì)很快成為標(biāo)準(zhǔn); 目前，這只是另一種選擇。只需確保在購(gòu)買SSD時(shí)，檢查技術(shù)規(guī)格并注意用于制作它們的閃光燈類型。