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从SLC到QLC：缺点最大的SSD成HDD劲敌

凭借高速读写、低噪音和抗震等优势，SSD取代HDD已成为时代必然,但受(🦔)成本和容量影响，SSD在(🚧)15年的发展里并未完成这一壮(🔍)举。而QLC SSD的出现，在(🔔)容量上已能与HDD齐平，并在价格上试图(👁)将SSD拉进1元/GB时代，这也意味着(🌦)，SSD正在吹起全面(🏻)侵占HDD的号角。

SSD结构组成及概况

SSD在结构上(🐒)主要由一块PCB板，主控芯片、缓存芯片和闪存颗粒组成，与HDD众多机械结构不同，由于不存在高速运转的马达和磁头，SSD在运行过程中几乎无噪音，并具备良好的抗震能力；同样，由于不需要磁盘旋转，所以SSD基本没有寻道时间，大大缩短响(🤫)应时间；而闪存颗粒代替机械存储的方式，也使得SSD在读写上比HDD快了许多。

其(🍟)中，主控芯片(🍪)相当于SSD的大脑，一方面调(😷)配着数据在各个闪存芯片上的负荷，另一方面承担着整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA接口功能，主控芯片便是决定SSD性能的一个因素。

在主控芯片厂商上，主要以英特尔、SandFroce、Marvell、三星等为主，但由(🐴)于(💺)主控芯片可(🚋)通过授权方式直接使用ARM内核、DDR物理层等成熟IP，其研发并不太(😶)难，主控公司也在由美系、韩系，向台湾，以及国内变迁，如台(🚤)湾智微JMicron、群联Phison，国内的国科微、忆芯等厂商。

图片源自gadgetmatch

除主控外，SSD另一核心部分便是闪存颗粒了，其本质是(🥐)一种非易失(🖖)性存储器，利用电子的(🦀)写(🐌)入和读取进行存储，在性能上和稳(😍)定性上远超HDD利用机械进行存储的模式.

不同于主(🎯)控芯片，闪存颗粒对技术要求极高，目前能自产闪存颗粒的厂(🏮)商主要为三(🔗)星、英特尔/美光、东芝/西数、SK海力士，这四家联合体生产的闪存颗粒占据着全球近90%的市场，其技术已经可(🌒)以实现96层，甚至是128层3D堆叠。可喜的是，国内紫光主导的长江(🌘)存储目前已(📦)经可以实现闪存颗粒的32层堆叠，虽然相比几大(😶)存储(🦋)巨头仍有(🏒)不小差距，但(🎢)已能望其项背。

闪(🙌)存颗粒发(🤓)展及原理

从2003年SSD逐(🔼)渐进入大众视野，闪存颗粒至今也历经了四代更迭(🚎)，从最初的SLC、MLC、TLC到今天的QLC，四代颗粒每(😪)单元存储依次从1、2、3提升到今天的4个数据(🔰)，电压状(🔝)态从最初的0和1 2种提升到今天的0000到1111共计(♑)16种变化，如下图所示：

四类闪存颗粒简介

四类闪存颗粒电压变化

SLC到QLC闪存颗粒均是通过内部绝缘层完成数据存储(✂)的，当写入数据时，需要(🐷)施加电压并形成电场，这样电子便可以通过绝缘层进入到存(🅰)储单元，完成写入，而从第一代SLC到第四代QLC，随着电压状态的成倍递增，数据在颗(💍)粒中的访问时间也随着增长，进而降(🤭)低SSD的读写性能和稳定性能。

缺点最大的SSD成为HDD劲敌

SLC由于结构简单(🔚)，执行效率极高，特点便是读写速度快，寿命长，可擦写10万次，在企业级SSD上很常见；MLC、TLC由于单元存储(🕡)值(❤)得增加，其速度和擦写性能也随之下降，MLC可擦写10000次(🐓)，TLC则降至3000次(🥕)，MLC、TLC也是消费级(🥚)市场主力；而到了如今4 bit的QLC,其理论擦写值仅为1000次。但正是这缺点越放越大的QLC SSD，或许将在未来2-3年(❔)完成三代前辈均为完成的使(🌮)命:彻底取代HDD。

正如开篇所述，SSD始终未能取代HDD的一个因素便是容(🌌)量，如今各种大型游戏、蓝光视频、(🥏)4K监控的应用(➰)，更使得用户对硬盘容量需求提升，普通HDD在容量上可轻松实现4TB-12TB，而SSD容量通常在128GB-1TB之间，远不能满足需求。

相比前三代SSD,QLC SSD在容量已经可以做到7.68TB，如美光的5210 ION系列，英特尔面向数据中心应用的DC P4500系列 QLC SSD，更是将容量提高到32TB，这使得SSD在容量上与HDD相比已不具备劣势。

图片源自blog.usro.net

阻碍(🎯)SSD全面取代HDD的另一因素便是价格，SSD 1元/GB也是用户一直渴求的，QLC SSD的出现或许能将价格拉入1元/GB时代，如目前英特尔基于QLC颗粒推出的660P系列，其512GB售价99美元，折合人民币1.3元/GB，根据传闻，英特尔(🕐)64层QLC SSD的目前的良品率只有(🤜)48%，接下来随着QLC工艺的成熟和其他存储厂商(🔀)的加入，QLC SSD从1.3元/GB降至1元/GB又何尝是问题。

尽管从SLC到QLC,SSD的缺点是越(🍓)放越大，但比起HDD，其优点还是很明显的，QLC SSD的性能也并非如此的不堪，根据英特尔官方给出的数据，其660P系列SSD读写速(♑)度为1800MB/s，随机(🤝)读写220K IOPS，在M.2硬盘中性能还算OK，同时，各存储厂商推出的QLC SSD均提供3-5年不等的质(🗄)保(✳)，只怕到时QLC还在服役，FLC也上市了，所以，用户如果觉得QLC SSD价格还OK,完全没必要纠结寿命(🌽)问(🛎)题，买买买就好。

结语

今天的(🙇)QLC SSD 如同TLC SSD刚面市(🚆)时一样，在性能和寿命方(🐬)面广受诟病，但TLC SSD取代MLC已成为不争的事实。长江后浪推前浪，在接下来2-3年里，QLC SSD也会如同TLC SSD一般(👢)取代TLC SSD，这也表明，在满足使用的前提下(🕢)，价格永远都是消费者关注的重点。

同时，不管是SSD还(🚰)是HDD，硬盘市场一(🚪)直被日韩、美国几大存储厂商(💩)垄断，在接下来QLC SSD普及的几年里，以紫光长江存储为代表的国内存(🚨)储厂商如若奋起直追，国产3D NAND+自主主控芯片(🌯)的SSD能大规模商用，到那时，我们又何愁1元/GB。

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