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nand flash 存储年限 NAND闪存这些年：QLC也没那么脆弱

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

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NAND闪存这些年：QLC也没那么脆弱

NAND Flash是目前最常见的存储芯片，当其存储密度不断提升的同时，成本也会变得越来越敏感，因为Flash闪存的成本取决于其芯片面积，所以如果可以在同一区域存储更多数据，Flash将更具成本效益。

我们都知道固态硬盘采用闪存颗粒NAND Flash作为存储介质，所以它是固态硬盘中最重要的构成部分，其好坏也就决定着固态硬盘质量的好坏，而我们目前常见的NAND闪存主要有四种类型：Single Level Cell（SLC），Multi Level Cell（MLC）和Triple Level Cell（TLC），还有一种尚未大规模普及的QLC。

860 QVO

现在我们来认识下SLC、MLC、TLC、QLC

不难理解，MLC Flash是可以在与SLC相同的区域中存储更多的数据，同上，TLC则是在相同的区域内能比MLC存储更多的数据，而QLC则是比TLC能存储更多的数据。

区别

在SLC闪存中，每个存储单元仅存储一位信息，这使得读取单元格更快捷，因为磨损的影响小这也增加了单元的耐久性，进而增加了寿命，但其单元成本较高；MLC闪存每个存储器单元存储两位信息，读取速度和寿命都低于SLC，但价格也便宜2到4倍；MLC闪存的低可靠性和耐用性使它们不适合企业应用，创建了一种优化级别的MLC闪存，具有更高的可靠性和耐用性，称为eMLC；TLC Flash每个存储器单元存储3位信息，优势在于成本与SLC或MLC闪存相比要低得多，较适合于消费类应用，而到QLC Flash则是每个存储器单元能够存储4位信息以存储更多的信息，寿命也会相应低于TLC。

3D NAND助力QLC普及

说到这里就不得不提3D NAND，它的原理就是通过在同一晶片上垂直堆叠多层存储器单元，所以能够实现更大的存储密度。

第一批3D Flash产品有24层。随着该技术的进步，已经制造出32,48,64甚至96层3D闪存。3D闪存的优势在于同一区域中的存储单元数量明显更多。这也使制造商能够使用更大的制程工艺节点来制造更可靠的闪存。

3D NAND

一般来说，厂家为了更大的存储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，寿命也就会越短，所以TLC在发展过程中会遇到寿命问题，但由于3D NAND是利用了垂直空间，提升容量。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。

在主要的NAND厂商中，三星是最早量产了3D NAND，其他几家公司在3D NAND闪存量产上要落后三星至少2年时间，在3D NAND路线上，三星也研究过多种方案，最终量产的是VG垂直栅极结构的V-NAND闪存，目前已经发展了五代V-NAND技术，堆栈层数从之前的64层提高到了90层以上，TLC类型的3D NAND核心容量更大，目前最新的技术在自家的860及970系列SSD上都有使用。

860 QVO

QLC能够迅速落地，有如此成就离不开3D NAND技术的发展，正是如此，借助3D NAND技术，QLC才能够实现1000PE的寿命，目前能够推出QLC的厂商，也都是通过3D NAND实现的。大家对QLC的最大焦虑就是寿命，真正了解QLC以后，自然会消除焦虑，目前已经有多家厂商对外表示自家3D QLC闪存的可擦写寿命为1000PE。

三星第五代V- NAND技术已经足够成熟，再配合以QLC闪存这也就使得固态硬盘在容量上轻松步入TB时代，三星作为全球领先的闪存厂商，去年首发采用QLC闪存的SATA SSD,860QVO就已经能够实现单颗1TB的闪存颗粒，目前发售的版本最高甚至可以达到4TB，这也意味着SSD进入TB级时代。

QLC+3D NAND带来更多可能

NAND闪存已经进入3D NAND时代了，在2D NAND闪存时代，厂商为了追求NAND容量的提升，需要不断提升NAND制程工艺，但在3D NAND时代，提升NAND容量靠的不是微缩制程工艺了，而是靠堆栈的层数，所以工艺变得不重要了，比如三星最初的3D NAND闪存使用的还是40nm工艺，可靠性要比20nm、10nm级工艺高得多。

由于TLC问世于2D NAND闪存时代，所以遭遇了诸多寿命、性能上的考验，最初发布的TLC闪存P/E寿命只有100-150次，但是随着NAND技术的进步、纠错技术的改良，P/E寿命不断提升，从TLC闪存的进阶之路我们便不难看出这个道理，所以这个发展之路对于QLC闪存同样适用。

任何新技术的普及都不是一帆风顺的，所以大家对QLC闪存的寿命担心也很正常，从内部结构来看，确实QLC闪存的寿命要低于TLC，但现在3D NAND时代的QLC闪存在可靠性上跟2D NAND时代的TLC、QLC完全不同，P/E寿命不是问题，目前主流的QLC闪存P/E已经能够达到将近1000，并不比TLC闪存差多少。

连续读写

三星作为全球主要的闪存厂商，新技术一直领先于市场，我们目前已经能够看到消费级的QLC闪存硬盘860QVO，而且三星为其提供了3年时间的质保或者1440TBW的总写入，且连续读写测试能达到跟TLC同级的水平，大约写入100GB时速度下降为100MB/s，但这依旧要远远高于机械硬盘的速度。

QLC闪存现在能够问世从根本上来说是市场需要，我们都知道内存的速度要比SSD快，但是SSD又要比机械盘快，性能虽然逐渐降低，但是换来的是更大的容量，所以随着技术发展势必会有TB级起步的超大容量SSD来取代机械硬盘的位置，而历史将这个任务交给了QLC闪存。

QLC闪存时代已经来临

由于内部架构原因，QLC闪存读写速度要低于TLC闪存，但是要远远高于机械硬盘，并且拥有同等TB级的容量，随着5G逐渐进入商用，我们个人的存储需求势必进一步加大，有不少科研机构预计了我们未来的硬盘使用场景，未来更可能是以500GB左右的TLC或者MLC闪存盘来做系统主盘，用2T或者更大的QLC闪存盘当做仓库盘这样便能完美的发挥各自优点，避开不足。

可以说QLC闪存的时代已经来了，三星QLC闪存已经开始出货，我们在电商平台已经可以看见三星的860QVO在出售，最高容量可以支持4TB，很明显QLC闪存最大的优势是能够实现更大的容量，无论是消费级还是企业级，而这靠TLC是无法实现的。

与机械盘相比，无论是连续读写、随机读写亦或是功耗和噪音它都是完全胜出，所以取代机械硬盘应该只是时间问题了。

完

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苹果砍单效应扩大！NAND Flash 存储严冬全面来袭

苹果（Apple）iPhone 新机订单全面缩减的消息持续发酵，导致苹果和相关类股相继重挫，有进入熊市的疑虑，更让原本价格疲软的 NAND Flash 存储价格再度雪上加霜，未来几季度的合约价将扩大跌幅，单季下滑幅度恐达 15%，存储产业已经在步入严寒冬季。

早已是供过于求的 NAND Flash 市场在近两个月更是跌幅加剧，除了经济局势走弱、英特尔（Intel）处理器缺货之外，苹果 3 款新机销售不佳的疑虑扩大，尤其是低阶的 iPhone XR 砍单严重，传出从原本备货 7000 万支的水准，近期传出备货量下降至只剩下三分之一，但供应链还传出继续砍单，引发苹果和相关类股的股价重挫。

（来源：麻省理工科技评论）

外资估计，未来两季存储价格将持续走弱，NAND Flash 合约价每季跌幅将达 15% 左右，进入剧烈修正期。

根据市调机构 TrendForce 指出，上月除了 SSD 、 eMMC 、 UFS 价格持续下跌外，各类的 NAND Flash 颗粒产品的合约价跌幅更明显，SLC 型 NAND 合约价第 4 季下跌 10~15%，TLC 型 NAND Flash 合约价也下跌 13 ~ 17 %，创下单季跌幅新高。

在主流的 3D TLC 颗粒上，下游厂商因为备货动能转淡、年终盘点等因素，需求非常弱，甚至有厂商已经在进行降价求售，因此不断创下单月跌幅新高纪录，且这一波价格修正，预计 10 月、 11 月、 12 月会连月扩大。

随着上游 NAND Flash 价格修正，也反映在下游 SSD 产品上，让价格竞争更为激烈，毛利率也将被压缩，但相对地，也非常有利于刺激 SSD 应用出笼。

现在 SSD 正在逐步接近传统硬碟 HDD 的成本，再加上 SSD 有低功耗、抗震、耐高温等特性，经历这一波 NAND Flash 价格剧烈修正，预计 SSD 在部分市场应用上将快速取代 HDD。

市调机构 ChinaFlashMarket 统计，2018 年 240GB 的 SSD 价格与 1T B 的 HDD 同价，在 NB 上的搭载率将达到 52%，到 2019 年，因为价格修正，让搭载容量再往上，预计在 480GB SSD 价格達到 1TB HDD 相近时，SSD 在 NB 上的搭载率可攀升到 65% 以上。

另一个值得关注的方向是，2019 年第二季之后 1Tb 的 QLC Flash 将进入量产，会促使 480 GB 的 SSD 价格将与 1 TB 的 HDD 价格拉近，加速刺激 PC OEM 市场对 SSD 的搭载量。

QLC 是 Quad-Level Cell，意即是 4 bits per cell 的 NAND 技术，每个 Cell 单元存储 4 个资料，可让每颗晶粒的密度大幅增加，这距离目前主流的 TLC（3 bits per cell）技术发布已经有 6 年之久，技术再度改朝换代，2019 年就看 QLC 的后续表现状况，因为，QLC 技术上仍有另一个需要考虑的问题，也就是当每个 Cell 单位存储的资料越多，虽然容量越高，但电压会更难控制、颗粒的稳定性也会变差，彼此各有利弊。

再者，SSD 的应用市场除了计算机领域外，因为其抗震、耐摔、防水、耐高温的特性，也大幅采用在监控系统中，估计中国安防监控市场的硬盘存储需求规模有 100 亿元人民币，多用于高清摄像头等裝置，而因为 24 小时不间断录制的需求，也让这些裝置开始陆续由传统 HDD 转换改用 SSD 存储设备。

短期 HDD 不会被取代的存储领域包括大容量冷数据存储，例如历史数据备份、资料备案等，这些应用要求低成本、海量数据存储，暂时用不到 SSD。

根据市调机构 ChinaFlashMarket 统计，预计 2018 年全球 SSD 出货量将达 1.92 亿台，甚至有望冲刺 2 亿台，较 2017 年增长 22 % 以上，而 SSD 品牌数量更是超过 100 家，市场竞争将进入白热化的激烈状态。

NAND闪存这些年：QLC也没那么脆弱

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