得知自己离不开固态硬盘 讨论一下QLC值不值得买

笔者非常理智的告诉自己，以目前闪存厂商公布的数据来看，QLC固态硬盘用上三五年应该不会有问题，而且掉速问题也不用过于担心，肯定会掉速，不过不至于影响使用。但如果真有一块QLC固态硬盘摆在我的面前，说实话我会犹豫到底买不买。笔者相信不光我一个人有这样的心理。

在互联网上，什么都可以消费，包括焦虑。

笔者考虑要不要购买QLC固态硬盘是因为两件事。第一件事是笔者的2T移动硬盘挂了。发现坏道的时候笔者非常惊讶。笔者平时使用移动硬盘非常小心，没有遇到过震动、未弹出直接拔的情况，而且平时当做电影存储盘，一星期也就用一两次。结果才两年时间，后500GB空间不仅坏道多，而且持续写入速度也降低到了50MB/s。笔者已经有3块机械硬盘挂掉了，实在是不想用机械硬盘了。

第二件事是笔者最近评测一款产品的时候，从开机开始就感觉慢，用起来非常不舒服，一看配置果然没有固态硬盘。这两件事前后脚，让笔者深深的意识到，自己已经离不开固态硬盘了，而且需要大容量固态硬盘。

但固态硬盘的价格实在是太贵了，虽然现如今一些固态硬盘的价格能做到1元1GB，但对于像笔者这种需要大容量存储的用户而言，当做存储盘成本还是太高，而且目前也没有容量太大的固态硬盘。QLC固态硬盘似乎成为唯一的选择，TB级别起步，10TB固态硬盘似乎不再遥远，速度看起来好像也还不错，那QLC值不值得买？

英特尔660P的可擦写寿命为1000PE（图片来自超能网）

要想真正了解QLC，首先就要克服对QLC的焦虑。大家对QLC的最大焦虑就是寿命，美光、东芝均对外表示自家3D QLC闪存的可擦写寿命为1000PE，比前几年外界预测100-150PE高出不少，基本与TLC持平。所以如果你现在用的就是TLC，那么完全可以放心的使用QLC。

QLC的擦写寿命如此高的原因是3D NAND，可以说如果没有3D NAND，QLC可能还需要推迟几年出现。事实上TLC之所以能够被企业市场所接受，很大程度上也是因为3D NAND。

以往厂商为了追求固态硬盘的容量，会使用更先进的制程工艺提升单位面积的存储容量，但由于闪存独特的电子特性，制程工艺越先进，寿命越短。所以TLC在发展过程中遇到了寿命问题。但3D NAND就像盖楼一样，以往2D NAND相当于平房，利用了垂直空间，提升了容量。所以厂商没有必要使用更先进的制程工艺，转而使用更为老旧的制程工艺保证TLC的寿命，然后通过3D NAND增加容量。

3D NAND

正是如此，TLC的寿命由1000PE上升到3D TLC的3000PE。借助3D NAND，QLC才能够实现1000PE的寿命。而且目前所有宣布能够推出QLC的厂商，也都是通过3D NAND实现的。

3D NAND这么好，为什么没有用在MLC上呢？因为对于企业而言，MLC还是太贵了。利益永远放在第一位，3D TLC能够实现利益最大化，自然成为首选。

笔者在此就不给大家详细计算1000PE的QLC大约能用多长时间了。对于一般用户而言，用五年以上是没有问题的，这也是为什么英特尔的QLC产品提供五年质保。如果购买更大容量的QLC固态硬盘，使用时间会达到十几年。目前QLC会先运用到企业中，所以普通用户就不要担心寿命问题了。

事实上，电子产品换代往往不是因为坏了，而是因为满足不了需求。即使购买了QLC固态硬盘，恐怕也很难用五年之久。比如笔者在三年前买了一块2.5英寸的128GB固态硬盘，如今作为系统盘都有些拮据，早已经卖掉了。现在用着M.2 256GB TLC固态硬盘。如果QLC固态硬盘价格和速度还不错的话，想必再过一两年就要换1TB QLC固态硬盘了。技术不断更迭的数码产品永远逃不了被“喜新厌旧”的命。

不过需要注意一点，无论是QLC还是TLC，虽然寿命有保障，但最好不要当做下载盘，因为固态硬盘的擦写次数其实指的就是写入次数，读取对于固态硬盘寿命影响微乎其微。另外，突然断电对于固态硬盘也非常伤，尽量避免。如果不放心，可以把重要文件备份一下。

速度恐怕也是很多人的担忧。从现阶段来看，很多厂商公布的数据略有差别，英特尔的660P支持NVMe，持续读写可达到1800MB/s、1100MB/s，三星推出的产品为SATA固态硬盘，持续读写可达到540MB/s、520MB/s。从官方公布的数据来看，QLC固态硬盘的速度还不错。

英特尔660P的速度（图片来自超能网）

掉速情况肯定也会有，但各家主控不同，算法也不同，没有实测数据不好下定论。事实上QLC固态硬盘的速度、掉速情况不应该是我们担忧的重点，在固态硬盘发展过程中，我们总是会遇到一个非常尴尬的境遇，就拿MLC和TLC为例：理论上MLC的速度要比TLC快，但在目前消费级市售产品中，旗舰级TLC固态硬盘要比旗舰级MLC快。

这是一个不可忽视的事实。诚然在TLC固态硬盘刚刚上市的时候速度表现与MLC有差距，但随着厂商将主要精力放在TLC上，相关技术填补了TLC的缺陷，让TLC固态硬盘的体验变得更好。如今QLC也面临着这样的境遇，当MLC逐渐退出消费市场，QLC成为主力，厂商在QLC上的精力逐渐会多于TLC。虽然理论上TLC要快于QLC，但当TLC无技术关照的时候，再多的可能性也变为零。

这是资本的选择，我们无法干预。

往最坏的情况说，即使QLC出现掉速情况，持续写入只有100MB/s多，但随机读写的性能还是要完爆机械硬盘的，作为系统盘还是要优于机械硬盘。

那现在应不应该囤一批MLC固态呢？笔者觉得没有必要，目前MLC的产品并不多，而且价格也较为昂贵。当大容量固态硬盘深入人心的时候，恐怕MLC固态硬盘的容量会成为你舍弃它的理由。

无论QLC固态硬盘值不值得买，当QLC固态硬盘大规模上市的时候，MLC会像当年的SLC一样消失，市面上可以选择的，也只剩下TLC和QLC，别忘了后面还有PLC（5bit）呢，届时恐怕会有很多人把TLC当做宝贝吧。理智一点，QLC固态硬盘或许没有大家想的那么不堪，最主要就是看品牌产品质保时间有多长和价格能不能足够便宜。

QLC大势所趋、PLC呼之欲出：英特尔NAND闪存为何这么优秀？

2020年10月，英特尔宣布以90亿美元的价格，将旗下NAND闪存业务出售给SK海力士，震惊业界。

但事实上，与其说是出售，不如说换个方式独立运营，英特尔并未放弃对于NAND闪存的投入，仍然持续推进相关产品和技术 ，去年12月就全球首发了144层堆叠的QLC，以及多款相关产品，涉及消费级、数据中心。

根据规划，英特尔将在未来几年内，逐步将NAND闪存、SSD固态盘的设计、制造、运营转移到SK海力士旗下，其推动NAND技术创新和对全球客户的承诺不会改变。

当然，英特尔NAND闪存不会面面俱到，主要还是关注数据中心领域，兼顾消费级客户端。

为了让大家更深入地了解英特尔NAND闪存技术优势，坚定对其前景的信心，英特尔近日也特别分享了一些深度资料。

这张“金字塔”结构图大家应该都很熟悉了，代表着英特尔对于存储体系的理解，从塔尖到塔底，容量越来越大，延迟越来越高，相邻级别的容量、性能差都在10倍左右，适合不同冷热等级的存储需求。

其中，NAND SSD固态存储，位于传统机械硬盘、磁带冷存储之上，傲腾SSD之下，是一种高效率的存储方式。

顺带一提，英特尔傲腾业务并没有出售。

作为闪存技术的领导者，英特尔在闪存技术研发上已有30多年的历史，尤其是近几年在QLC上持续发力，是全球第一家出货数据中心、消费级QLC PCIe SSD的企业。

20世纪80年代中期，英特尔就开始进军NOR闪存，最初的制造工艺还是1.5微米，2005年开始转入应用更广泛的NAND闪存，制造工艺起步于65nm，2D时代如今已达1xnm级别，SLC、MLC、TLC、QLC一路走下来，堆叠层数也从32层一直到了144层。

QLC之后就是PLC，每个单元可以保存5个比特的数据，共有多达32种状态，如何保持数据稳定性、持久性面临更大的挑战。在这方面英特尔一直是非常积极的，极为看好其前景，但何时量产应用还没有明确的时间表。

英特尔3D NAND技术与产品是为高密度、高可靠性而设计的，其中高密度来自不断增加的3D堆叠层数和阵列下CMOS(CuA)结构设计，高可靠性来自于浮栅单元设计。

先说高密度。英特尔闪存一直走浮动栅极+阵列下CMOS结构的路线，相比于友商的替换栅极结构，或者说电荷撷取闪存结构(CTF)，拥有更紧密、对称的堆栈层，没有额外单元开销。

从对比结构图可以看到，英特尔浮动栅极的Cell单元是均衡的，基本保持一致 ，更加紧凑，同时单元尺寸也更小，可以堆叠更多层数，而替换栅极会浪费一些空间，影响Cell单元的堆叠效率、密度。

阵列下CMOS，顾名思义就是将CMOS和周边控制电路放在Cell单元阵列的下方，同样有利于提高空间利用效率，当然堆叠层数增多之后，CMOS、Cell之间的联系控制难度也会有所提高。

两项设计结合，英特尔3D NAND的面存储密度可以高出最多10％ ，继而提高制造效率，每块晶圆可以切割出更多容量，成本也能得到更好控制。

再说高可靠性。英特尔3D NAND闪存采用了成熟的垂直浮动栅极单元技术。不同的Cell单元之间是分离的，通过浮动栅极技术存储电子路径，好处就是单元与单元的干扰很小，对于漏电、数据保持也更有优势。

每个单元的电子数量，相比2015年的2D MLC NAND增加了6倍左右，从而大大提高控制力，而庞大的电子数量可以更好地防御漏电，减轻长时间后的数据丢失问题。

同时，英特尔利用离散电荷存储节点，具备良好的编程/擦除阈值电压窗口，可以有效保障存储单元之间稳定的电荷隔离，以及完整的数据保留。

另外，英特尔几十年来对于电子物理学有着深厚的研究和积累，已经非常熟练地掌握隧道氧化层工艺。

英特尔强调，半导体工艺中，最复杂的一环其实是刻蚀，因为对着闪存单元堆叠层数的增加、电子数量的增加，多层刻蚀就像挖一口深井，必须确保垂直下去，所有单元的一致性相当高，否则会造成不同单元性能差别明显，整体闪存的密度、可靠性也就不复存在。

打个比方，这种操作就像是在埃菲尔铁塔上扔下一颗实心球，落地后的偏差程度必须保持在厘米级，目前只有极少几家可以做到。

SLC、MLC、TLC、QLC等闪存类型大家都很熟悉了，分别对应一个单元1个、2个、3个、4个比特，会分别形成2种、4种、8种、16种状态，呈指数级增长。

这种变化会影响一个非常关键的指标，那就是读取窗口 ，而随着闪存单元比特、状态的增加，读取窗口越来越小，导致读取准确性难度加大，一不小心就会分不清到底是1还是0，结果就反应在可靠性上。

看右侧，在数据保留性能方面，对比FG浮动栅极、CTF电荷捕获两种结构，前者优势更加明显，从开始状态到使用5年之后，电荷损失程度都更小，甚至是5年之后的电荷保留程度，都堪比CTF的最初状态。

接下来的PLC闪存，每个单元要存储5个比特，对应多达32状态，读取窗口进一步收窄，因此电荷损失的控制力度就更加至关重要，这也是英特尔闪存架构的优势所在。

当然，时至今日很多人依然对QLC有很大的偏见，认为其寿命、可靠性过差，根本不堪大用。这个问题需要理性看待，就像当年大家都瞧不起TLC，现在则成了绝对主流。

由于天然属性的缘故，QLC的寿命、可靠性指标确实是不如TLC，但这并不意味着它一无是处。

事实上，QLC并非要彻底取代TLC，至少短期内不是，它更适合读取密集型应用，适合大区块数据、顺序数据操作，比如AI人工智能、HPC高性能计算、云存储、大数据等等。

而在写入密集型、读写混合型工作负载中，TLC自然是更佳选择，二者是一种相辅相成的关系。

另一方面，QLC闪存的存储密度、容量更大，可以大大节省存储空间 ，比如使用英特尔QLC闪存、30.72TB最大容量的D5-P5316 SSD，在1U服务器内就可以轻松做到1PB的总容量，而如果使用传统16TB硬盘，则需要三个2U机架空间。

在全力推进QLC的同时，英特尔也会持续坚持TLC，第三季度就会发布新的144层堆叠TLC SSD，企业级的D3-S4520、D3-S4620。

总的来说，英特尔虽然将NAND闪存业务卖给了SK海力士，但这只是交易层面的，不会影响技术、产品层面。

未来，新公司承诺将持续在NAND闪存业务上大力投入，保持领先地位，其闪存产品的用户、客户也不必有任何忧虑。这一点，从近半年来不断分享闪存技术、持续发布闪存产品，也可见一斑。

基于英特尔30多年来在闪存上的投入和积累，同时联合SK海力士高超的闪存技术实力，强强联合的前景也更值得期待。

至于闪存类型之争，其实也可以更淡然一些。SLC早已成为江湖传说，MLC只偏安在工业等特殊领域存在，TLC是当下绝对的主流，QLC的地位会越来越高，PLC也是呼之欲出。

结构属性决定了闪存类型演化的同时，可靠性、寿命会有相对削弱，但一方面容量越来越大、单位成本越来越低，这是必然的方向，另一方面辅以各种架构、技术优化，别说满足日常消费级需求，用在数据中心里也不是什么事儿(当然也要看具体的工作负载，非要让QLC大规模随机写入自然是强人所难)。

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