看了这么多固态硬盘科普，终于真正搞明白TLC闪存和SLC缓存

除了极个别MLC和QLC型号，现在我们能够买到的固态硬盘基本都使用了TLC闪存，今天为大家介绍一些不为众人所知的TLC秘闻。

闪存用存储电子来记录和表达数据，存储电子的部件叫Floating Gate浮动栅极。通过在Control Gate控制栅极施加一个参考电压，并判断源极与漏极是否导通，就能判断浮动栅极中是否存储有电子，从而实现闪存中数据的读取。

东芝在1984年发明了NAND闪存，最早的NAND闪存属于SLC类型，即每个存储单元可以记录1比特数据。对于SLC闪存来说，闪存FT浮动栅极中有电子代表0，没有电子代表1。

闪存写入过程其实就是将一部分的1转换成0，即给FT浮动栅极"充入电子"。擦除过程就是将栅极的电子全部"放掉"，使它们变回1。

给栅极"充电"的过程需要分步进行，逐渐增加"阈值电压"，每进行一步就与预先定好的不同数据定义的分界线——"参考电压"进行一次对比。SLC的一个存储单元只需表达一个比特的数据，只要区分0和1就好，所以只需要用到一个参考电压。

而MLC闪存要表达2比特数据就需要区分11、01、00和10四种状态，用到四种参考电压。MLC闪存的写入过程因此变得比SLC慢许多。

到了TLC时代，每个存储单元需要记录3比特数据，二进制信息增加到8种，需要用到7种参考电压来隔离这8种状态。TLC的写入过程也就需要更多次的比对和确认，写入速度随之降的更低了。

为什么只有SLC缓存而没有MLC缓存？

pSLC Mode是将部分TLC闪存单元当作SLC使用，从而大幅提升短时突发写入速度的技术。同样的，将TLC临时当作MLC来操作就是pMLC mode。不过pMLC Mode很少被人提起，这是因为它看起来不如pSLC那样划算，下图是某闪存在不同模式下的数据指标：

虽然把TLC模拟成更高级的闪存使用能够缩短读取和写入所需时间，但每个闪存单元能容纳的数据也变少了，综合之后pMLC甚至有可能不如TLC读写速度快。不过pMLC的出错率较低，可以适应那些纠错能力比较低的闪存控制器，应用在部分工业用途当中。

3D堆叠有没有解决TLC的难题？

过去平面闪存使用FT浮动栅极层作为电子的容器，当代3D闪存主要使用CT电荷捕获层存储电子。下图是平面闪存与东芝BiCS三维闪存的结构对比：

由于BiCS结构增大了存储单元间隔，就可以增大单次编程序列的数据量来提升写入速度。同时，由于读写干扰降低，闪存数据出错率下降，BiCS也带来更高的写入/擦除循环次数，也就是我们平时说的"写入寿命"。

TLC写入速度的增长还可通过结构改进升级

TLC写入速度方面的短板主要依靠提升并发度来实现。目前一个闪存die通常具备两个Plane平面：

东芝计划在下一代BiCS5 96层堆叠3D闪存中将平面数量提高到4个，从而令闪存写入速度翻倍。

科技一直在进步，TLC虽然不美好，但似乎也没那么糟糕。

什么是SLC NAND 存储芯片？主要用在哪些领域？宏旺半导体来讲解

对嵌入式系统领域有一定了解的朋友，对作为存储设备的NOR FLASH和NAND FLASH，应该不陌生。如今，互联设备不再局限于笔记本电脑、平板电脑和手机，而是延伸到了曾被视为“与网无缘”的常见物品。

什么是SLC NAND 存储芯片？主要用在哪些领域？宏旺半导体讲解

随着应用存储需求因代码量的增加而不断增长，以及越来越多的新应用需要使用低密度存储，SLC NAND能够为提供比其他低密度存储解决方案更为实惠的价格。过去，这种插槽由NOR提供支持，但随着存储需求的不断增长，SLC NAND能够提供更经济的替代选项。SLC NAND容量更高且成本较低，这些优势使得采用这种存储的新应用迅速增多。

那究竟什么是SLC NAND ？宏旺半导体之前提到过，SLC NAND FLASH是一种高性能、高性价比的存储解决方案，弥补了SPI NOR FLASH容量低、价格高、速度低的缺陷，可提供更高的可靠性、更健壮的纠错性能、更长期的产品生命周期。

除了经济实惠，SLC NAND解决方案还具有引脚数量更少的特点，可进一步简化设计并缩减尺寸，实现过去只有采用NOR才能实现的小巧外形规格。现在，SLC NAND可在更高的温度范围(105°C左右)中运行。宏旺半导体作为国内资深存储品牌，积极将先进的工艺引入SLC NAND闪存产品中。为确保产品品质的稳定性，宏旺半导体的Parallel SLC NAND采用工业级SLC，经过了严格的封装、测试和认证。

什么是SLC NAND 存储芯片？主要用在哪些领域？宏旺半导体讲解

SLC NAND Flash产品支持宽温可达-25℃~85℃，是新一代汽车、工业及物联网等应用的理想选择。SLC NAND产品为那些工作在恶劣环境、温差大、又需要长期稳定可靠运行的应用提供了理想的解决方案。串口SPI NAND对于过去使用NOR Flash（SPI）、可靠性要求高、小封装、又难以接受大容量NOR的高成本的应用，提供了完美的代码及数据存储的解决方案；而并口的SLC NAND产品则更适用于需要更高带宽的应用。

随着新型冠状病毒疫情的扩散，全球疫情的恶化影响到了存储的供应，加上5G推动的智能手机、数据中心、通信三个产业需求叠加爆发，这已导致供需剪刀差会长时间存在，助推产品价格上涨。那么叠加此次疫情，存储芯片供应会受到一定影响，会进一步加剧产品涨价，并且供应也出现不稳定的因素。

在这样的背景下，国产替代成为越来越多人的选择。认准主流品牌才能带来更好的体验。宏旺半导体推出的SLC NAND，具有低功耗、高稳定度与轻小体积的特点，目前已广泛应用于移动设备、工规市场、车载系统、物联网、机器人及人工智能等领域。为满足客户应用的不同需求，宏旺半导体的SLC NAND闪存产品提供多种容量及封装形式的选择。与NOR型闪存相比，SLC NAND可以为设计带来显著成本优势。

另外ICMAX拥有完全自主的NAND Flash设计能力，擦写次数达到10万次，存储时间高达10年以上，硬件的ECC校验，更好的帮助客户管理好Flash。宏旺半导体ICMAX的SLC NAND具备体积小、集成度高等优势，从严格的封装、测试、认证等一步到位，大大缩短生产周期，为客户提供高性能到高性价比的解决方案，帮助客户抢占市场先机。未来宏旺半导体会持续把存储芯片研发做好，继续对标国际原厂技术指标，达到国际一流产品技术标准，为市场提供最符合市场期待的存储解决方案。

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