QLC快閃記憶體做固態硬碟,是梁靜茹給的勇氣?

QLC閃存製造固態硬盤?是梁靜茹給的勇氣嗎?從SLC到QLC,每個閃存存儲單元表達是二進制數據從2位擴展到了16位。想必2.0視力的朋友也看不清下圖中QLC內的小字了。固態硬盤又是如何判讀閃存中越來越容易出錯的數據呢?

QLC閃存做固態硬盤,是梁靜茹給的勇氣?

閃存就像水桶一樣具備存儲、釋放電子的能力,同時,存儲在閃存中的電子也會隨著時間而流失(水桶漏水)。

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讀取閃存中的數據就像精準判斷水桶內的水位高低,是一項非常具有挑戰性的工作。

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閃存的具體工作原理晦澀而複雜,我們還以試探水桶中水位來比喻。SLC閃存的一個存儲單元只存儲1位二進制數據:

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只要分辨水桶是有水(1)還是無水(0),就能知道SLC閃存內保存的數據,這種是最簡單的情況。

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而MLC、TLC、QLC就要根據水平面的具體高度來表達出更多的數值來,難度越來越大,最終閃存的讀寫壽命也就受到影響,變得越來越短。所以會有TLC閃存幾百次,QLC閃存幾十次擦寫壽命之說。

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雖然對於電腦來說0和1是很容易區分的,但在固態硬盤內,0和1之間只需幾個電子的變化就會改變。好在固態硬盤中寫入數據時都附加了ECC糾錯碼,通過計算對比隨數據一同讀出的糾錯信息,就可以判斷本次讀出的數據是否有錯誤。當一次讀取失敗時,可以對讀取參數進行微調,重複嘗試多次讀取,來試圖判斷正確的數據內容。

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相比只能硬判決的BCH糾錯碼,LDPC可以利用多次讀取的軟信息極大提高糾錯能力。藉助附加的軟信息多次迭代運算得出將數據正確判斷為"0"或"1"的概率(Log Likelihood Ratio,LLR對數似然比),從而實現糾錯能力的極致發揮。軟解碼說來簡單,實際做起來很複雜。

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很多主控都宣稱使用了LDPC糾錯,但沒有明確能否支持更高級更準確的軟判決解碼。此外,同樣的技術路線之下,不同的模型與算法也會在糾錯效果上產生截然不同的效果。在糾錯技術的研究上,閃存原廠往往佔據領先優勢,早在MLC時代東芝就研發出了超越標準LDPC算法的QSBC糾錯技術。再加上原廠對自家閃存的瞭解以及第一手的特挑體制閃存顆粒,就不難理解原廠固態硬盤為何會比第三方拼湊組裝的產品更加穩定和耐用。

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3D堆疊工藝也給QLC帶來了強健體質的新希望,通過增大閃存單元間距等手段,輔以能力更強的LDPC糾錯技術,這才造就出擦寫次數達到1000次以上的3D QLC閃存。

QLC閃存做固態硬盤,是梁靜茹給的勇氣?

東芝的96層堆疊BiCS4 3D QLC閃存將提供1.33Tb/Die的存儲容量,一個封裝有16個die的閃存顆粒可提供高達2.66TB的存儲空間。儘管QLC的擦寫壽命不如MLC和TLC,但更大的容量從另一角度解決了作為固態硬盤使用的壽命問題。以1TB容量的QLC固態硬盤來說,1000次擦寫意味著1PB的總寫入量,平均到5年的時間裡,相當於每天可以寫入561GB數據,即便對於重負荷者使用來說也是完全夠用了。


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