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2018-06-05 00:03 出处:PConline原创 作者:兽王、柒十一 责任编辑:tangzicong

  【PConline 杂谈】基于NAND闪存的SSD硬盘如今越来越被人接受,成为装机必选配件之一,HDD机械盘越来越不受宠,如果不是过去两年存储芯片经历了一次长达两年的涨价,2018年市场上应该可以普及480-512GB的SSD了,人们对SSD容量的需求也越来越大,继TLC统治SSD市场之后,QLC闪存也闪亮登场了。

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  去年7月份东芝公司就率先宣布了QLC闪存,核心容量768Gb,创造了NAND容量新纪录,今年5月底美光、英特尔也宣布了自家的QLC闪存,并且推出了新的5210 ION系列硬盘,正式商业化QLC闪存技术,可它的到来却让很多人充满怀疑,不少读者都在质疑QLC闪存的性能及可靠性,甚至认为这是一种倒退,那么实情到底如何呢?

  在了解QLC闪存之前,我们首先简单介绍下NAND闪存中不同类型到底都有哪些区别及优缺点吧。

 

NAND闪存基本原理:QLC容量大,但性能也变差了

  NAND闪存是靠存储单元能多少位信息然后施加不同电压才实现信息存储的,很多人都知道NAND闪存有SLC、MLC及TLC之分,现在又多了QLC闪存,那么它们之间到底有多少区别呢?

SLC

  SLC:全称Single-Level Cell,每个Cell单元存储1bit信息,也就是只有0、1两种电压变化,结构简单,电压控制也快速,反映出来的特点就是寿命长,性能强,P/E寿命在1万到10万次之间,但缺点就是容量低,成本高,毕竟一个Cell单元只能存储1bit信息。

  MLC:全称是Multi-Level Cell,它实际上是跟SLC对应的,SLC之外的NAND闪存都是MLC类型,而我们常说的MLC是指2bit MLC,每个cell单元存储2bit信息,电压有000,01,10,11四种变化,所以它比SLC需要更复杂的的电压控制,加压过程用时也变长,意味着写入性能降低了,同时可靠性也下降了,P/E寿命根据不同制程在3000-5000次不等,有的还更低。

  TLC:也就是Trinary-Level Cell了,准确来说是3bit MLC,每个cell单元存储3bit信息,电压从000到111有8种变化,容量比MLC再次增加1/3,成本更低,但是架构更复杂,P/E编程时间长,写入速度慢,P/E寿命也降至1000-3000次,部分情况会更低。

  现在上市的QLC则是Quad-Level Cell,或者叫4bit MLC,电压从0000到1111有16种变化,容量增加了33%,但是写入性能、P/E寿命会再次减少。

 

  怎么理解这些技术变化?我们可以举个简单的例子,把NAND闪存当成大学的宿舍,SLC闪存相当于博士宿舍,往往是单人间,所以成本高,但是博士能做的工作也更好,而MLC闪存就是硕士宿舍,两个人一间,成本是降低了不少,不过硕士做研究自然是不如博士的。

  TLC则是3人间的大学宿舍,QLC则是4人间的宿舍,可能还是非热门专业的学渣聚集在一起,战斗力比起前面的三种要差很多,不过好歹也是大学生。

QLC
QLC闪存与TLC闪存性能对比,写入性能进一步下降

  具体到性能上,美光做过详细解读,首先读取速度没比TLC闪存差多少,SATA接口中两者都可以达到540MB/s速度,QLC闪存主要差在写入速度上,因为它天生的P/E编程时间就比MLC、TLC更长,速度更慢,连续写入速度从520MB/s降至360MB/s,随机性能更是从9500 IOPS降至5000 IOPS,损失将近一半,同时MTTF无故障间隔时间也从300万小时降至200万小时,性能、可靠性下降是没跑了。

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