不知道大家还记不记得TLC闪存刚出来那会儿，只有500PE的写入寿命让不少人把固态硬盘供起来用，RAM缓存甚至是RAMOS都搞出来，盼不得不写一丁点数据进去。如今3D QLC将至，3D闪存究竟怎样逆转了闪存寿命越来越低的趋势？
3D结构让存储单元间距拉大
因为存储单元间的干扰随间距缩小而增大，半导体制程越先进的闪存耐久度越低。3D闪存从平面到垂直方向发展，使得空间上的矛盾暂时得到了缓解。这是3D闪存能够提升耐久度的一个原因。
结构改变让3D闪存更耐用
这里说的结构并不是3D堆叠结构，而是指单个闪存存储单元的结构从Floating Gate浮栅型变为Charge Trap电荷捕获型。
闪存本质上是用电子来表达数据，由于电子进入浮动栅极后不能轻松逃脱，所以闪存能够在关机断电之后持续保存数据。
平面闪存使用Floating Gate浮栅型结构，电子可以在浮栅中自由移动，尤其是随着擦写次数增加，浮栅层下方的氧化层老化，其中存储的数据就更容易因漏电而出错。
而3D闪存改用Charge Trap电荷捕获型结构，电子被绝缘材料CT层捕获，就像进入陷阱一样难以逃脱，氧化层老化后电子也不容易从中脱离造成漏电和数据出错。简单来说，电子在老式Floating Gate中就像水里一样可以游动，而在新式Charge Trap中就像是困在奶酪里难以动弹，显然，使用Charge Trap的3D闪存就比平面闪存更耐用了。
很多科普图片中误把叠Die当作3D堆叠来讲解，从平面到3D的转换不仅仅是从平面到垂直那么简单，上图可以看到3D Charge Trap的结构发生了极大改变，圆柱形的分层结构使得它在垂直方向上可以不断重复和延伸。下图所示为东芝BiCS3闪存结构图，蓝色部分为Charge Trap电荷捕获层，电子就被牢牢捕获在这里。
无数个电荷捕获存储单元组成了闪存阵列，多个阵列组成一个闪存晶粒，多个晶粒通过叠Die被封装在一起，最终形成了我们在固态硬盘拆解中看到的闪存颗粒。
LDPC纠错给闪存延寿
在平面闪存时代使用BCH纠错算法，而3D闪存则搭配了更先进的LDPC纠错算法，成倍提升闪存的写入寿命。东芝发明的QSBC纠错码更是比普通LDPC纠错的纠错能力强出8倍。先进的纠错算法也令3D闪存寿命更长。
容量更大寿命也更长：
家用电脑对硬盘的写入量基本是固定的，固态硬盘容量越大，意味着平均到每个闪存单元的擦写次数越少。容量提升也就变相地使固态硬盘更耐久。
东芝已经开始生产96层堆叠的BiCS4闪存，并首次引入了QLC类型——每个单元可存储4比特数据，比TLC类型多出33%。BiCS4 3D QLC的存储密度可达到单个闪存晶粒166GB，如果搭配16Die封装（一个颗粒封装16个小晶粒）就可以达到2.66TB的单颗容量。
只消来上4颗这样的闪存颗粒，就轻松超越当前大多数机械硬盘的容量。而对于企业级固态硬盘来说，它们可以用更多的颗粒实现超过100TB的海量单盘存储空间。
稍早前，东芝已经宣布3D QLC闪存会保障1000PE以上的擦写寿命，远超TLC闪存问世初期的水平，再加上更大的存储容量，固态硬盘取代机械硬盘指日可待。
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