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TLC闪存技术简析：

TLC闪存特点汇总

　　TLC闪存芯片技术是MLC和SLC技术的延伸，最早期NAND Flash技术架构是SLC(Single-Level Cell)，原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料；而MLC(Multi-Level Cell)技术接棒后，架构演进为1个存储器储存单元存放2位元。直至2009年，TLC闪存架构正式问世，代表1个存储器储存单元可存放3位元，使得容量增大成本降低，但仅1000次P/E（理论完全擦写次数）注定了当时仅能运用在U盘，存储卡等产品中。

●TLC的耐久度一直倍受质疑：

　　SLC闪存 ，约10万次擦写寿命；MLC闪存约3000--10000次擦写寿命；TLC闪存仅500--1000次擦写寿命，对于经常性擦写的SSD来说，这样擦写次数显得捉襟见肘。那为什么TLC的先天寿命不行呢？笔者将收集技术资料与网友们分享下。

TLC闪存工作原理（图片来自网络）

　　当你要写入数据，需要在控制栅极施加电压，而源极和漏极的电压都为0V。电压形成一个电场，这样电子就可以通过二氧化硅这层绝缘体从N通道进入到浮点栅极。这个过程通常也被成为“隧穿“。二氧化硅起到绝缘层的作用，在电场没有形成之前，电子是无法逃离或者进入浮点栅极的。想要删除存储单元，需要在P型半导体施加电压并且保持控制栅极的电压为0。电场形成后电子就可以通过二氧化硅层。

TLC、MLC、SLC三种工作状态

　　SLC闪存有0、1两种状态，可以表示1bit数据；MLC闪存有11、10、01、00四种状态，可以表示2bit数据；TLC闪存有111、110、101、100、011、010、001、000八种状态，可以表示3bit数据，说这些和耐用性有什么关系呢？问题在于，闪存单元每次编程或擦除的电子穿越过程都会导致硅氧化物的损耗。这东西本来就只有区区10纳米的厚度，每进行一次电子穿越就会变薄一些。也正因为如此，硅氧化物越来越薄，耐用性自然就更差了。

　　硅氧化物损耗得差不多之后，原子键就会断裂，部分电子可能会在穿越过程中被困在氧化物中，导致负电荷积累，使得闪存单元再次编程的时候抵消控制栅极的部分电压。擦写时间也会因此延长，因为在达到何时的电压之前需要更长时间、更高的加压。主控制器是无法改变编程和擦写电压的。如果原本设计的电压值工作异常，主控就会尝试不同的电压，这自然需要时间，也会给硅氧化物带来更多压力。

　　简单地说，SLC的电压状态最少，可以容忍电压的更大变化，MLC的四种状态也基本可以接受，TLC的八种就太多了，电压可变余地很小。在不清楚确切的所需电压之时，就不得不将同样的电压分成八份(SLC、MLC分别只要两份和四份)。在使用过程中，编程和擦写一个TLC闪存单元所需要的时间也越来越长，最终达到严重影响性能、无法接受的地步，闪存区块也就废了。

　　另外，随着闪存的磨损，所需要的ECC错误校验也越来越多，因为错误的发生几率更高了。这对于TLC又是一个麻烦，因为需要纠正的数据比特多达三个。虽然如今的ECC引擎都很强大了，但到使用后期，与其费劲纠正错误，还不如直接废了整个区块。

　　我们知道采用TLC闪存颗粒的SSD，不仅需要很多ECC纠错开销来保证一定的耐久度,还会大幅度降低了写入性能。从市面上唯一出售840系列即可看出，120G写入速度仅130MB/s。