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。

三星加速量产64层V-NAND闪存：提速50%，节能30%

从去年下半年开始的NAND闪存缺货、涨价已经持续一整年了，今晚的超能分享会也会关注NAND闪存发展及降价问题，大家别错过。2017年也是3D NAND闪存超越2D NAND成为主流的关键，堆栈层数也从去年的32层、48层提升到了64层、72层。三星是最早量产64层堆栈3D NAND闪存的，现在官方又宣布64层256Gbi容量的V-NAND闪存正在加速量产，性能比前代48层V-NAND提升50%，能耗也降低了30%，生产率也提升了30%。

三星去年底就开始量产64层V-NAND闪存了，除了韩国本土的工厂，中国西安市的NAND晶圆厂也是三星最重要的产地之一。今年1月份三星开始正式出货64层堆栈闪存的SSD硬盘，2017年上半年产能还在继续提升，三星现在宣布大规模量产64层V-NAND闪存跟三星位于韩国的平泽工厂正式完工有关，这是三星2015年144亿美元半导体投资的一部分，号称全球最大的半导体工厂，今年7月份正式量产，未来将占据三星NAND产能的10-20%。

与西数、东芝宣布的64层堆栈BiCS TLC类型闪存核心容量达到512Gb不同，三星现在的64层V-NAND闪存TLC（3 bit）类型闪存容量还是256Gb的，不过接口速率达到了1Gbps，比早前曝光的800Mbs还要高。三星官方称64层V-NAND闪存的性能比三星之前48层堆栈的256Gb TLC闪存快了50%。

除了性能之外，64层V-NAND闪存能效也有所提升，输入电压从48层V-NAND的3.3V降至2.5V，能效提升了30%，此外可靠性也提升了20%。此外，64层V-NAND闪存的生产效率也提升了30%。

在64层V-NAND闪存的基础上，三星还在开发更先进的3D闪存，下一步目标是堆栈90层以上，早前传闻说是96层堆栈。

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