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slc nand原理什么是SLC NAND？

发布时间 : 2024-11-26

作者 : 小编

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什么是SLC NAND？

在现代科技领域，数据存储是不可或缺的一部分，不论是个人用户还是企业机构都需要高性能、可靠性和高效性能的存储解决方案。在众多存储技术中，SLC NAND闪存技术以其独特的特性在特定应用中扮演着重要角色。拓优星辰将深入介绍SLC NAND闪存技术，探讨其基本原理、优势以及在各个领域的应用。

SLC NAND的基本原理

SLC，即Single-Level Cell，是一种NAND闪存技术，与TLC（Triple-Level Cell）和MLC（Multi-Level Cell）相对。其基本原理在于每个存储单元只存储一个电荷状态，即代表一个二进制位。相比之下，TLC和MLC存储单元能够存储更多电荷状态，从而在同一面积上存储更多的数据，但SLC则因为每个单元只存储一个状态而在存储密度上相对较低。

SLC NAND的优势

　　SLC NAND闪存技术带来了多重优势，这些优势使其在某些应用场景中备受青睐。

　　a. 高耐用性：由于每个存储单元只存储一个电荷状态，SLC NAND在写入操作时的电荷变化相对较小，因此寿命较长。这使得SLC闪存在高写入频率的应用中更加耐用，例如企业级服务器和工业控制系统。

　　b. 低延迟： SLC NAND的读写速度较快，这对于需要快速响应的应用（如实时数据处理和嵌入式系统）至关重要。

　　c. 更低的功耗：由于每个单元只需要存储一个电荷状态，SLC NAND在读写操作时所需的能量较少，从而降低了设备的能耗。这对于移动设备和便携式应用特别有益。

d. 更高的数据完整性：由于每个存储单元只有两个状态，SLC闪存的误码率较低，这意味着在数据传输和存储过程中更少的位翻转，从而提高了数据完整性。

SLC NAND的应用

SLC NAND闪存技术在一些特定领域有着广泛的应用。

企业级存储：在需要高性能和数据完整性的企业级服务器和存储系统中，SLC NAND常用于缓存、元数据存储等关键任务。工业控制：工业自动化领域需要高耐用性和可靠性的存储解决方案，SLC NAND的这些特性使其在控制系统、传感器数据存储等方面得到应用。军事与航空航天：在军事和航空航天领域，数据的可靠性和稳定性至关重要，SLC NAND因其高耐用性和低误码率特性而备受青睐。嵌入式系统：嵌入式系统需要高性能、低功耗和快速响应，SLC NAND在这些方面的特性使其成为理想选择，例如网络路由器、工业嵌入式设备等。

　　尽管SLC NAND在某些特定应用领域具有明显优势，但其较低的存储密度限制了其在高容量存储设备中的应用。随着技术的不断发展，未来可能会看到SLC NAND与其他存储技术的结合，以平衡性能和存储密度的需求。

　　SLC NAND闪存技术在高性能、高耐用性和低延迟等方面的特性使其在特定应用场景中具有独特的优势。尽管在存储密度方面有所限制，但其在企业级、工业控制、嵌入式系统等领域的广泛应用，使得SLC NAND在数据存储领域中仍然扮演着重要角色。随着技术的不断进步，我们可以期待看到更多创新，以进一步提升SLC NAND的性能和应用范围。

注意不是内存！谁在影响手机的存储（ROM）性能？

就好像新款PC的主硬盘已经全面过渡到SSD一样，如今智能手机的闪存也都经历了一次较大的迭代，就是从eMMC闪存跨越到了UFS闪存。那么，又有谁在影响UFS闪存的性能呢？

RAM和ROM的区别

直到现在还有不少朋友搞不清RAM和ROM的差异，本文我们就再做次小科普。RAM代表手机内存（又称“运存”），就好像PC上的内存条，只是手机内存都是一颗单独的芯片。ROM代表存储空间（又称“闪存”），类似PC上的硬盘，而手机上的ROM依旧是以一颗NAND闪存芯片的形态存在。

闪存标准

早期智能手机都内置eMMC闪存，它是在NAND闪存芯片的基础上，额外集成了主控制器，并将二者“打包”封装封成一颗BGA芯片，从而减少了对PCB主板的空间占用。eMMC的最新标准为eMMC 5.1，常见于千元以内的入门级手机市场，读取速度最高只有400MB/s左右。

UFS是eMMC的进阶版，它是由多个闪存芯片、主控、缓存组成的阵列式存储模块。UFS弥补了eMMC仅支持半双工运行（读写必须分开执行）的缺陷，可以实现全双工运行，所以性能得以翻番。

UFS目前存在UFS2.0（读取速度700MB/s）、UFS2.1（900MB/s）、UFS2.2（900MB/s）、UFS3.0（1700MB/s）和UFS3.1（1900MB/s）等标准，UFS2.x常见于中低端产品，UFS3.x则是高端手机的标配。

闪存通道

和内存一样，UFS闪存也存在单通道和双通道之别，两者读写性能相差30%~50%之间。好消息是，如今新款手机都已标配双通道UFS，所以咱们只要简单了解一下即可。

Write Turbo技术

Write Turbo是UFS3.0时期引入的一项虚拟技术，很多品牌主打的闪存增强技术大多是基于它优化而来。我们都知道，现在手机闪存都是TLC介质的NAND芯片，它的优势是可以在每个存储单元中保存3bit，能以低成本实现更大的容量，但读写，特别是写入速度远不如SLC NAND。

所谓的Write Turbo，其实就是虚拟SLC技术。它会将部分TLC闪存容量虚拟成SLC，当手机在写入数据时，系统会优先将其写入到虚拟的SLC空间，由于后者每个存储单元只需保存1bit数据，所以写入速度会有大幅提升（读取速度也有明显提升）。

但是，如果一次写入的数据容量超过了虚拟SLC容量，读写速度便会骤降至TLC的水平上。

各大手机厂商会在虚拟SLC的容量和调度规则上存在差异，比如有些厂商会选择全盘虚拟SLC的方式，随着使用空间的逐渐增加，速度会逐渐下降。因此，都是内置UFS3.1+Write Turbo闪存的手机，它们之间的实际体验可能也有高低之分。

最新量产的UFS2.2，本质上其实就是UFS2.1+Write Turbo，可以将持续写入速度从250MB/s提升到500MB/s以上。

磁盘阵列存储系统

除了使用Write Turbo虚拟SLC以外，黑鲨4 Pro和黑鲨4S系列还给我们带来了一个全新的思路——磁盘阵列存储系统。

简单来说，这款手机除了内置闪存芯片以外，还额外添加了一颗来自群联的SSD芯片，并将二者组成了Raid 0阵列，如此让手机的读写速度都有着50%以上的提升。

RAMDISK磁盘加速器

黑鲨4 Pro和4S系列同时还主打一项名为RAMDISK磁盘加速器的功能。提起“RAMDISK”很多朋友应该非常熟悉，很早以前CFan曾多次报道过如何将电脑闲置内存使用虚拟成RAMDISK“内存盘”，保存其中的程序运行飞快，但每次关机内存盘都会被清空，下次开机后还需重新加载程序。

电脑领域的RAMDISK内存虚拟硬盘软件

黑鲨的RAMDISK磁盘加速器的原理和内存盘差不多，都是直接通过内存模拟闪存存储空间，让游戏文件直接在内存中完成读写，游戏的启动、加载和运行速度更是大幅提升。需要注意的是，该功能仅限标配12GB或16GB内存的高配版本，8GB内存版则不支持RAMDISK技术。

原因也很简单，在当前的应用环境8GB内存都不嫌多，哪里还有额外空间供你虚拟闪存？此外，同一时间仅有一款游戏可以运行在基于RAMDISK技术的极速模式下，想切换其他游戏时必须等待一定的时间让极速模式挂载完成。

闪存内存合二为一

作为手机内部最占用PCB主板空间的“大户”，内存（包括隐藏在其下面的SoC）和闪存的体型都不小，如果能将这颗存储芯片也和处理器内存摞在一起，不就可以更加节省主板空间了吗？2020年底，美光发布的uMCP5闪存技术就有望实现这个梦想。

简单来说，uMCP5是全球首次通过MCP多芯片封装的方式，在单颗芯片内就完整集成了自家的LPDDR5内存芯片、NAND闪存芯片以及UFS 3.1控制器，它采用TFBGA封装格式，最大可选12GB+256GB容量。其中，该产品LPDDR5内存的部分支持6400Mbps的数据传输率，UFS3.1闪存部分的编程/擦写循环次数可达到5000次。

总之，美光uMCP5的出现，可以进一步提升手机的存储密度，节省内部空间、成本和功耗，而我们也期待这种“二合一”的存储芯片可以早日在手机领域量产，并有机会用于笔记本等其他计算设备领域。

小结

作为影响手机性能输出的“铁三角”，闪存和内存的重要性不次于处理器，因此每次它们的技术革新，都会带来切实的实际体验提升。希望大家今后在选购手机时，可以将目光多多投向这两个领域的优化和升级上。

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