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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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