写入不掉速！比SLC还要快的X-NAND QLC闪存究竟怎么做到的？

从SLC、MLC一路发展到TLC和QLC，NAND闪存的写入性能正以肉眼可见的速度快速降低。如果不是有SLC缓存遮羞，固态硬盘的写入速度恐怕要比几年前4倍甚至更多。

固态硬盘在变得便宜的同时，读写速度也在不断恶化，对于追求高性能的玩家来说很难接受。硅谷企业NEO Semiconductor研发的X-NAND技术或将成为NAND闪存的大救星：它理论上可以让QLC闪存比现有的SLC更快，同时还能保持低价。唯一的差别是，X-NAND无法提升闪存写入寿命。

增加Plane提高并发：

QLC自身的写入速度大约只有SLC闪存的1/8左右，提高数据读写的并发度是改善闪存性能的主要方向。目前3D NAND闪存已开始从2 Plane设计向4 Plane设计转变。

铠侠的XL-Flash超低延迟闪存为了提高性能更是采用了16 Plane等设计。不过要将16 Plane设计普遍应用到3D闪存中却并不经济：Page Buffer的数量会同步提升，并导致闪存芯片面积急剧增大，进而让闪存的制造成本上升。这也是XL-Flash只能专注于高性能存储而难以惠及消费级SSD的原因。

NEO Semiconductor更改了NAND闪存的设计，将Page Buffers容量降低到1KB来避免16 Plane设计在成本的增加。

X-NAND理论上可将闪存读写速度提高16倍，同时由于位线长度和电容的降低，随机读取速度以及写入验证速度也将大大提高。

按照NEO Semiconductor公开的数据，X-NAND技术可令QLC闪存的随机读写性能提高3倍、顺序读取速度提高27倍、顺序写入速度提高14倍。

提升之后的X-NAND QLC将比当前SLC闪存的顺序读写速度更快一些，但随机读写性能依然落后于真正的SLC闪存。不过，X-NAND技术同样可以用于SLC闪存，让SLC变得比现在更快。

加速鸡血永不停的奥秘：

回到大家最关心的“写入不掉速”问题上来。NEO Semiconductor承诺让QLC闪存可以始终以SLC缓存的速度进行写入，而不会出现缓存用完、速度暴跌。相信很多朋友和小编一样，怀疑这是不是真的。

NEO Semiconductor在最新的白皮书中解释了其中的原理。X-NAND充分发挥了Plane数量增加的红利，让不同分组的闪存交替以SLC写入、QLC释放和闪存擦除三种模式循环工作。

根据NEO Semiconductor的数据，32 Page的数据连续写入到8个Plane耗时6400μs，而将这些数据读取后并发写入到QLC Page所需的时间大约也是6400μs，这么一来一去，就可以保障数据可以始终保持全速写入而不发生掉速。

小容量设备的福音：

X-NAND的一个重要优势是它可以普惠众生，而不仅仅是面向昂贵的高端企业级SSD。

Plane数量的增加使得闪存并发存取性能提升，小容量的闪存也能提供可观的读写速度（特别是写入速度）。在外部接口（SATA/PCIe）总带宽固定的情况下，闪存性能的提升还可以降低对主控闪存通道数量的需求，进而降低SSD主控的成本。

灵活多变，满足每个人的需求：

每个人对存储性能的需求是不同的。硬件发烧友和电竞玩家追求极致性能，普通家用倾向于均衡的性能和成本，办公和教育市场可能更喜欢够用就好的高性价比SSD。X-NAND的Plane数量并非固定在16个，减少Plane数量意味着闪存芯片成本的降低，可以制造出速度相对不那么快、但价格更低的闪存。

NEO Semiconductor在去年的FMS闪存峰会上首次公开X-NAND，目前它们已经获得了相关技术专利，但它们不会自己利用这些技术进行闪存生产。所以我们什么时候能够实际体验到上述新技术优势，在一定程度上取决于世界主要闪存制造商会不会向NEO Semiconductor购买专利授权，或者它们自己是否已经有了类似的专利储备，并最终将其量产。总的来说，NAND闪存的发展前景是光明的，我们无需担心写入速度一步步向着HDD水平滑落而没有选择。

性能最多相差78倍！揭开存储卡的速度之谜

我们都知道，NAND闪存是一种比机械硬盘内的磁盘更快、更安全、更稳定的存储介质，并已攻陷了包括硬盘、闪存盘、存储卡、智能手机、平板电脑、智能电视等内置存储空间的设备（市场）。

问题来了，既然都是将NAND作为存储单元，为何存储卡和SSD硬盘之间的读写性能会存在极大的差异呢？

简单来说，存储卡、手机和SSD固态硬盘内置闪存芯片的封装标准各不相同 ，比如SSD内的闪存芯片表面积就已经和一些闪存盘的大小相当，存储卡内置的闪存芯片尺寸则更迷你。

一般来说，同容量但封装尺寸更大（所以SSD性能先天占优）或单芯片容量越大（内部可组成类似双通道的工作模式）的闪存芯片具备更好的性能潜力，性能越好。

此外，NAND闪存自身也是在不断迭代进化的 ，2021年主流闪存的性能肯定要比几年前的闪存强很多。

影响闪存自身性能的因素有很多，比如制程工艺、闪存架构、3D堆叠技术等 。其中，闪存架构即我们熟悉的SLC、MLC、TLC和QLC，目前中高端闪存均以TLC为主，而QLC虽然性能有所降低但凭借成本优势正在逐渐蚕食TLC闪存的市场。制程工艺和3D堆叠技术相辅相成，最新工艺+96层或144层的3D NAND技术可以将1TB容量封装进一颗NAND闪存芯片里。

如今很多1TB SSD的PCB主板上仅需1颗闪存芯片

下面，咱们就先来了解一下存储卡的速度之谜，如果你对闪存盘感兴趣，可以关注CFan的后续报道。

存储卡的速度之谜

存储卡包含Secure Digital Memory Card（SD）、Micro SD Card（又称TF）、Compact Flash（CF）、Memory Stick（MS）等诸多形态，但如今依旧流行的则只剩下了SD和MicroSD（TF），并逐渐衍生出了SDHC（SD2.0）、SDXC（SD3.0）和SDUC（SD7.0）标准。

虽然存储卡轻巧迷你，但它也算“五脏俱全”，除了裸露在外的金手指外，内部还同时封装了主控芯片和闪存芯片 。

不过，存储卡的主控只需要实现最基础的功能即可，并不像SSD硬盘那般需要针对闪存颗粒进行读写优化、写入策略优化等，所以尺寸和功耗极低，没什么存在感 。

一款存储卡的性能，主要看它采用的SD规范标准以及总线接口 。以通用性最好的MicroSD存储卡为例，目前市面上多以SDXC+UHS-I为主，读取速度普遍在100MB/s~170MB/s之间。

采用UHS-II或UHS-III总线标准的存储卡速度可以媲美SATA SSD，但它们的价格昂贵，而且采用了双排金手指，兼容这类存储卡的设备也多以专业单反相机和摄像机为主。

SD7.x是最新的SD卡规范标准，它们引入了PCIe总线和NVMe协议，读取速度理论可达985MB/s，目前威刚已经推出了符合该标准的Premier Extreme SDXC SD Express存储卡，但SD7.x存储卡的价格更是吓人，兼容这种存储卡的设备也是凤毛麟角。

总的来说，存储卡是NAND介质存储产品中速度（相对）最慢的，其性能更加依赖终端设备（如手机、相机、笔记本）身上的的读卡器以及控制芯片，而相关的OEM厂商并不愿意在这方面增加预算，所以哪怕存储卡已经有了超高速的SD7.x标准，但至今连UHS-II还未大规模普及，普通用户更是很难接触到。

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