固態硬盤從MLC到TLC，再到QLC，閃存壽命一退再退，還能用嗎？

固態硬盤從MLC到TLC，再到QLC，閃存壽命一退再退，還能用嗎？

硬盤作為存儲信息的單元，是組成計算機必不可少的工具。在正常情況下，我們除了要在硬盤中安裝電腦使用的系統，還要經常要用它來存儲應用影視遊戲等信息，為計算機軟件的運行提供讀寫的空間。可以說，硬盤對於計算機的重要性，絲毫不亞於其他的任何組件。

多數人對於硬盤的瞭解主要是來自於廠商的宣傳，通過淺顯易懂的話語中得到“硬盤分機械硬盤和固態硬盤之分”和“固態硬盤速度比機械硬盤快”這兩個結論。不過，本著“數據無價”的態度，關於固態硬盤，你可能需要知道的更多。

雖然固態硬盤近些年才在市場上流行開來，但它本身並不是新出現的技術產品。

硬盤技術發展

1968年，IBM重新提出了“Winchester（溫切斯特）”技術的可行性後，存儲硬盤開始了統一發展方向，機械硬盤的組成結構大致定了下來。然而，硬盤技術另類發展可並沒有就此停擺。

機械硬盤

觀看那些拆開的機械硬盤，我們會發現磁頭、盤組和磁頭的機械臂這些東西，實際上機械硬盤使用的這個模組，就是基於的Winchester（溫切斯特）技術。這個技術本身大概是在說——盤組通過甩塗等工藝，製作成磁層，即磁性記錄層，此時磁粉呈現出來的不規則顆粒，就可以作為存儲載體。

一年後，四位離開IBM的工程師合夥創立了一家名叫StorageTek的公司，並開始了為期十年左右的，和IBM爭奪磁帶存儲霸主地位的戰鬥。這家公司即是後來大名鼎鼎的美商存儲科技公司（Storage Technology Corporation，StorageTek或STK）的前身。

1970年，初入存儲行業的STK砸錢開發出了世界首個固態硬盤驅動器。不過這款固態硬盤驅動器和如今的固態硬盤在本質上並非相同，因為如今的固態硬盤使用的閃存，到1984年才被東芝發明出來，之後五年才有了使用閃存的固態硬盤問世。

所以，率先搞出來固態硬盤驅動器的STK並沒有通過這一硬盤的革新技術成功，相反因為一系列產品的失敗，STK在閃存問世的同一年宣佈破產保護，差點GG，後來緩過勁，STK轉身又投入了基於溫切斯特技術本質的“自動化磁帶櫃”市場。

固態硬盤的入場

雖說經歷了一系列曲折，但固態硬盤（Solid State Disk或Solid State Drive，簡稱SSD）最終還是出現了。

2006年，固態硬盤率先被三星放入了筆記本電腦市場，一石激起千層浪，固態硬盤開始正式進入了民用計算機存儲市場，各種搭載固態硬盤的產品層出不窮。

不過，固態硬盤高昂的價格，同價位遠低於機械硬盤的容量，還是讓大多數的購買者“望而生畏”。

固態硬盤降低成本的考慮

早期的固態硬盤速度和安全性以及壽命，技術層面上理論都遠甩開機械硬盤，但這樣生產製造的固態硬盤，成本非常高昂，很難將固態硬盤快速普及到市場，獲得大量的市場佔有率，所以減少成本就成為了固態硬盤廠商要首先考慮的事情。

固態硬盤的結構構造比起機械來說其實更為簡單。固態硬盤的主體是一塊PCB電路板，在PCB上是構成固態硬盤體系的控制芯片緩存芯片和存儲數據的閃存芯片。

硅晶圓片

要想降低成本，最直接的辦法就是降低控制芯片、緩存芯片和閃存芯片的成本。就實際而言，緩存芯片的操作簡單，無非是降低緩存大小，甚至可以放棄緩存芯片。其次，主控芯片可以使用性能較弱的主控。而至於閃存芯片，則要考慮用新的技術工藝去解決。

閃存芯片的發展

早先閃存使用的芯片是基於SLC技術（Single-Level Cell），也就是“每一個存儲單元中只存儲一位數據”，這種閃存的好處是耐用、準確，性能也好，早期的企業應用存儲首先的選擇就是SLC閃存。當然了，SLC閃存的固態，其價格和它的安全性一樣“出色”。

要想在不增加存儲單元的情況下削減閃存成本，最好的辦法就是充分利用存儲單元的空間，所以MLC、TLC、QLC技術的閃存相應而來。

• MLC

MLC閃存的定義實際上是有歧義的。因為這個叫法的本意是“Multi-Level Cell”，意思是說“多級單元架構”，從這一點上來說，之後的TLC、QLC甚至HLC、OLC都屬於MLC範疇。

不過呢，MLC主流還是當作“Binary-Level cell”來理解，也就是“二級單元架構”，即“每一個存儲單元中存儲兩位數據”。這樣一來，在不增加存儲單元數量的前提下，MLC閃存就能做到比SLC閃存大約多一倍的存儲數據的能力。

• TLC

TLC，即“Triple-Level cell”，意思是“三級單元架構”，即“每一個存儲單元中存儲三位數據”。

• ​QLC

事實上從MLC、TLC一路看下來，大家也能猜到QLC什麼意思——“Quad-Level Cell”，即“每一個存儲單元中存儲四位數據”。

閃存的成本通過增加存儲單元的存儲能力得到了解決，貌似看起來非常不錯，MLC閃存做成同容量的TLC，成本大約減少一倍，做成QLC成本就大約減少了三分之二，而同樣的成本下，TLC可以做到MLC的兩倍容量，而QLC能做到MLC的三倍，怎麼看都是在朝著“先進”發展，但這樣真的沒有問題嗎？

閃存從MLC到TLC再到QLC帶來的弊端

當然是有問題的。

• 速度：

一個單元格存一位數據的時候，我讀取這個數據只需要對應單元格就行了，因為進去就能找到數據。但是存兩位數據的時候，我讀取寫入不僅要對應單元格，還需要在單元格的兩個數據中找這個數據。

• 壽命：

如果一個單元格讀取寫入數據的壽命是1000次，對單元格進行一次完整的讀取寫入。

一個單元格存一位數據的時候，我對這個單元格寫入一個“0”，讀取一個“0”，壽命減少了一次。

一個單元格存兩位數據的時候，我對這個單元格寫入一個“0”，寫入一個“1”，讀取一個“0”，讀取一個“1”。雖然寫入和讀取的內容多了，但是同一個單元格也要被讀取寫入兩次。

沒錯，閃存存儲數據密度的增加，帶來的弊端正是速度和壽命上的降低。

閃存壽命一退再退，還能用嗎？

固態硬盤對比機械硬盤，最大的好處是理論上的穩定性、安全性（不用擔心會有機械上的物理損傷，不用擔心壞道、震動損壞、磁頭損壞等情況）、壽命（實際上機械硬盤不出現意外，壽命要比普通固態長）和最重要的速度。而在閃存芯片革新的情況下，壽命和速度都出現了理論上的降低，這還能用嗎？

如今的閃存芯片進入到了QLC階段，“更差勁”的HLC、OLC等還沒有產品上市，就這個目前“最差勁”的QLC來說，也不是不能用。

通過鎂光東芝等廠商的公佈的消息來說，他們生產的QLC的擦寫壽命約為1000PE，理論運用到512GB的QLC固態中，每天讓它讀取寫入100GB，512✖1000➗365➗100≈14，也就是大約14年。當然現實不一定是這樣，只是能證明了一些東西——QLC的理論壽命雖然低，但是製造工藝技術的發展，QLC閃存的理論壽命實際並沒有變得太低。

所以如果就壽命來說，大可不必擔心，正常使用三年五載是絕對沒有問題的，目前的固態硬盤還沒有出現閃存芯片壞了的情況，壞的最多是主控（控制芯片）。

另外的一個問題，多數人都認為QLC的速度很差，原因是100G外的連續讀寫掉速嚴重，出現甚至比機械硬盤還慢的情況。

這種情況實際上是固態硬盤的通病，許多TLC的硬盤也有超過一定大小文件讀寫的掉速，這是因為TLC、QLC等硬盤通常都有一些空間在模擬SLC緩存加速，SLC緩存用完了，自然就開始掉速了。而且即便緩存用光，順序讀寫掉速嚴重，固態硬盤最大的優點4K讀寫表現依舊很好。

據已經進入市場的QLC固態660p來說，它提供有6G-24G不等的SLC緩存，如果容量在TB這個級別，連續讀寫100G不掉速還是可以做到的。

總結來說，QLC硬盤不是不能用，並且可以預期的是，QLC大面積上貨後，價格會非常美麗。對於不會經常閒的把幾百G文件，也沒有要存幾十年的數據，並且對於預算有的要求的大眾消費者來說，大可不必擔心QLC的壽命，作為一個遊戲盤，非重要文件的倉庫盤，QLC固態還是不錯的選擇。

而且說到底，其實QLC顆粒最大的軟肋不是壽命和速度，而是文件的保存率——SSD固態不通電的話，長時間閒置會導致數據改變狀態，文件不可讀。在不通電下環境溫度升高，文件保存的時間只會更少。

（圖侵刪）