從SLC到QLC：缺點(diǎn)最大的SSD成HDD勁敵

憑借高速讀寫、低噪音和抗震等優(yōu)勢(shì)，SSD取代HDD已成為時(shí)代必然，但受成本和容量影響，SSD在15年的發(fā)展里并未完成這一壯舉。而QLC SSD的出現(xiàn)，在容量上已能與HDD齊平，并在價(jià)格上試圖將SSD拉進(jìn)1元/GB時(shí)代，這也意味著，SSD正在吹起全面侵占HDD的號(hào)角。

SSD結(jié)構(gòu)組成及概況

SSD在結(jié)構(gòu)上主要由一塊PCB板，主控芯片、緩存芯片和閃存顆粒組成，與HDD眾多機(jī)械結(jié)構(gòu)不同，由于不存在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的馬達(dá)和磁頭，SSD在運(yùn)行過(guò)程中幾乎無(wú)噪音，并具備良好的抗震能力；同樣，由于不需要磁盤旋轉(zhuǎn)，所以SSD基本沒有尋道時(shí)間，大大縮短響應(yīng)時(shí)間；而閃存顆粒代替機(jī)械存儲(chǔ)的方式，也使得SSD在讀寫上比HDD快了許多。

其中，主控芯片相當(dāng)于SSD的大腦，一方面調(diào)配著數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，另一方面承擔(dān)著整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，連接閃存芯片和外部SATA接口功能，主控芯片便是決定SSD性能的一個(gè)因素。

在主控芯片廠商上，主要以英特爾、SandFroce、Marvell、三星等為主，但由于主控芯片可通過(guò)授權(quán)方式直接使用ARM內(nèi)核、DDR物理層等成熟IP，其研發(fā)并不太難，主控公司也在由美系、韓系，向***，以及國(guó)內(nèi)變遷，如***智微JMicron、群聯(lián)Phison，國(guó)內(nèi)的國(guó)科微、憶芯等廠商。

除主控外，SSD另一核心部分便是閃存顆粒了，其本質(zhì)是一種非易失性存儲(chǔ)器，利用電子的寫入和讀取進(jìn)行存儲(chǔ)，在性能上和穩(wěn)定性上遠(yuǎn)超HDD利用機(jī)械進(jìn)行存儲(chǔ)的模式。

不同于主控芯片，閃存顆粒對(duì)技術(shù)要求極高，目前能自產(chǎn)閃存顆粒的廠商主要為三星、英特爾/美光、東芝/西數(shù)、SK海力士，這四家聯(lián)合體生產(chǎn)的閃存顆粒占據(jù)著全球近90%的市場(chǎng)，其技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)96層，甚至是128層3D堆疊。可喜的是，國(guó)內(nèi)紫光主導(dǎo)的長(zhǎng)江存儲(chǔ)目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)閃存顆粒的32層堆疊，雖然相比幾大存儲(chǔ)巨頭仍有不小差距，但已能望其項(xiàng)背。

02缺點(diǎn)最大的SSD成為HDD勁敵

閃存顆粒發(fā)展及原理

從2003年SSD逐漸進(jìn)入大眾視野，閃存顆粒至今也歷經(jīng)了四代更迭，從最初的SLC、MLC、TLC到今天的QLC，四代顆粒每單元存儲(chǔ)依次從1、2、3提升到今天的4個(gè)數(shù)據(jù)，電壓狀態(tài)從最初的0和1 2種提升到今天的0000到1111共計(jì)16種變化，如下圖所示：

SLC到QLC閃存顆粒均是通過(guò)內(nèi)部絕緣層完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，需要施加電壓并形成電場(chǎng)，這樣電子便可以通過(guò)絕緣層進(jìn)入到存儲(chǔ)單元，完成寫入，而從第一代SLC到第四代QLC，隨著電壓狀態(tài)的成倍遞增，數(shù)據(jù)在顆粒中的訪問(wèn)時(shí)間也隨著增長(zhǎng)，進(jìn)而降低SSD的讀寫性能和穩(wěn)定性能。

缺點(diǎn)最大的SSD成為HDD勁敵

SLC由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率極高，特點(diǎn)便是讀寫速度快，壽命長(zhǎng)，可擦寫10萬(wàn)次，在企業(yè)級(jí)SSD上很常見；MLC、TLC由于單元存儲(chǔ)值得增加，其速度和擦寫性能也隨之下降，MLC可擦寫10000次，TLC則降至3000次，MLC、TLC也是消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)主力；而到了如今4 bit的QLC，其理論擦寫值僅為1000次。但正是這缺點(diǎn)越放越大的QLC SSD，或許將在未來(lái)2-3年完成三代前輩均為完成的使命：徹底取代HDD。

正如開篇所述，SSD始終未能取代HDD的一個(gè)因素便是容量，如今各種大型游戲、藍(lán)光視頻、4K監(jiān)控的應(yīng)用，更使得用戶對(duì)硬盤容量需求提升，普通HDD在容量上可輕松實(shí)現(xiàn)4TB-12TB，而SSD容量通常在128GB-1TB之間，遠(yuǎn)不能滿足需求。

相比前三代SSD，QLC SSD在容量已經(jīng)可以做到7.68TB，如美光的5210 ION系列，英特爾面向數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的DC P4500系列 QLC SSD，更是將容量提高到32TB，這使得SSD在容量上與HDD相比已不具備劣勢(shì)。

阻礙SSD全面取代HDD的另一因素便是價(jià)格，SSD 1元/GB也是用戶一直渴求的，QLC SSD的出現(xiàn)或許能將價(jià)格拉入1元/GB時(shí)代，如目前英特爾基于QLC顆粒推出的660P系列，其512GB售價(jià)99美元，折合人民幣1.3元/GB，根據(jù)傳聞，英特爾64層QLC SSD的目前的良品率只有48%，接下來(lái)隨著QLC工藝的成熟和其他存儲(chǔ)廠商的加入，QLC SSD從1.3元/GB降至1元/GB又何嘗是問(wèn)題。

03國(guó)產(chǎn)SSD若崛起又何愁1元/GB

盡管從SLC到QLC，SSD的缺點(diǎn)是越放越大，但比起HDD，其優(yōu)點(diǎn)還是很明顯的，QLC SSD的性能也并非如此的不堪，根據(jù)英特爾官方給出的數(shù)據(jù)，其660P系列SSD讀寫速度為1800MB/s，隨機(jī)讀寫220K IOPS，在M.2硬盤中性能還算OK，同時(shí)，各存儲(chǔ)廠商推出的QLC SSD均提供3-5年不等的質(zhì)保，只怕到時(shí)QLC還在服役，F(xiàn)LC也上市了，所以，用戶如果覺得QLC SSD價(jià)格還OK，完全沒必要糾結(jié)壽命問(wèn)題，買買買就好。

結(jié)語(yǔ)

今天的QLC SSD 如同TLC SSD剛面市時(shí)一樣，在性能和壽命方面廣受詬病，但TLC SSD取代MLC已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。長(zhǎng)江后浪推前浪，在接下來(lái)2-3年里，QLC SSD也會(huì)如同TLC SSD一般取代TLC SSD，這也表明，在滿足使用的前提下，價(jià)格永遠(yuǎn)都是消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)。

同時(shí)，不管是SSD還是HDD，硬盤市場(chǎng)一直被日韓、美國(guó)幾大存儲(chǔ)廠商壟斷，在接下來(lái)QLC SSD普及的幾年里，以紫光長(zhǎng)江存儲(chǔ)為代表的國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)廠商如若奮起直追，國(guó)產(chǎn)3D NAND+自主主控芯片的SSD能大規(guī)模商用，到那時(shí)，我們又何愁1元/GB。