USB 闪存盘 固态硬盘和闪存卡中的 SLC、MLC、TLC 和 3D NAND 之间区别

什么是 NAND？

NAND 是一种非易失性闪存，可在未连接电源时存储数据。

断电后保留数据的能力使得 NAND 成为内置设备、外置设备和便携设备的理想选择。

USB 闪存盘、固态硬盘和 SD 卡均利用闪存技术，为手机或数码相机等设备提供存储。

市场上存在多种类型的 NAND。

简言之，不同类型之间的区别在于每个单元可以存储的位数。

位代表电荷，电荷只能存储 0 和 1 两个值（代表开/关）中的一个。

各种 NAND 类型之间的关键区别在于成本、容量和耐久性。

耐久性是由一个闪存单元在开始磨损前可以完成的程序擦除 (P/E) 周期数量决定的。

一个 P/E 周期是指擦除和写入一个单元的过程，NAND 技术支持的 P/E 周期越多，设备的耐久性越高。

NAND 闪存的常见类型是 SLC、MLC、TLC 和 3D NAND

SLC NAND

优点：最高耐久性 缺点：价格贵、容量低

单级单元 (SLC) NAND 每个单元存储一位信息。

一个单元存储 0 或 1，因此可以更快地写入和检索数据。

SLC 提供最佳性能和最高耐久性，高达 100,000 个 P/E 周期， 因而比其他类型的 NAND 更加耐用。

不过，低数据密度使得 SLC 成为最贵的 NAND 类型，因此通常不用于消费类产品。

它通常用于服务器以及其他要求速度与耐久性的行业应用。

MLC NAND

优点：比 SLC 便宜 缺点：速度和耐久性不如 SLC

多级单元 (MLC) NAND 每单元存储多个位，尽管 MLC 一词通常意味着每单元两位。

MLC 的数据密度比 SLC 高，因此可以实现更大的容量。

MLC 在价格、性能和耐久性之间取得良好平衡。

不过，MLC 对数据错误更加敏感，拥有 10,000 个 P/E 周期， 因此耐久性比 SLC 低。

MLC 通常用于对耐久性要求不算高的消费类产品。

TLC NAND

优点：最便宜、高容量 缺点：低耐久性

三级单元 (TLC) NAND 每单元存储三个位。

通过向每单元添加更多位，可以降低成本并提高容量。

不过，这对性能和耐久性具有负面影响，只有 3,000 个 P/E 周期 。

许多消费类产品采用 TLC，因为这是最便宜的方案

3D NAND

近十年来，3D NAND 是闪存市场最大创新之一。

闪存制造商开发了 3D NAND 来解决缩小 2D NAND 时面临的问题，从而以更低成本实现更高密度。

在 2D NAND 中，用于存储数据的单元水平并排放置。

这意味着，可用于放置单元的空间量有限，试图缩小单元则会降低其可靠性。

因此，NAND 制造商决定在另一个维度叠放单元，从而促成纵向叠放单元的 3D NAND 的产生。

更高存储密度可实现更高的存储容量，同时不会导致价格大幅上升。

3D NAND 还提供更高的耐久度和更低功耗。

总体而言，NAND 是一项非常重要的闪存技术，能以较低的每位成本提供更快的擦除和写入速度。

随着游戏行业的发展，NAND 技术料将进一步发展，帮助满足消费者日益增长的存储需求。

被SLC、MLC、TLC搞晕？一文了解所有闪存类型

通常情况下，固态硬盘(SSD)的底层NAND架构会因模型而异。NAND 闪存的每种类型——SLC、MLC、eMLC和TLC——都有不同的特性，并因此对您的数据存储产生不同的影响，在这篇文章中，我们会讨论这些差异。

目前，闪存可以说彻底改变了企业数据存储，与机械硬盘(HDD)相比，SSD封装使存储子系统和阵列能够提供出色的应用性能，并能在业务分析和其他工作负载下快速工作。在个人电脑和移动设备中，闪存能够加速应用程序启动时间和加速数据传输。

而且由于闪存没有可移动部件，所以SSD几乎不容易受到突然移动和物理冲击的伤害。另外还有一个优势是，它们也比HDD耗电更少。

有一个缺点是，尽管删除、压缩和其他数据管理技术可以帮助企业充分利用其闪存投资，但SSD在每GB的成本上往往高于HDD。

NAND闪存类型

NAND闪存是用于SSD和存储卡的一种非易失性存储体系结构。它的名字来源于逻辑门(NOT-AND)，用于确定数字信息如何存储在闪存设备的芯片中。

·SLC

SLC(Single-Level Cell，单层单元)SSD在每个单元中存储一个Bit，这种设计提高了耐久性、准确性和性能。对于企业的关键应用程序和存储服务，SLC是首选的闪存技术。当然，它的价格最高。

·MLC

考虑到闪存的消费级特性，MLC(Multi-Level Cell，多层单元)架构可以为每个单元存储2个Bit。尽管在存储单元中存储多个Bit似乎能够很好地利用空间，在相同空间内获得更大容量，但它的代价是使用寿命降低，可靠性降低。相对而言，MLC SSD使得在PC和笔记本电脑上增加闪存成为可能。

·eMLC

eMLC(Enterprise Multi-Level Cell，企业多级单元)是MLC NAND 闪存的一个“增强型”的版本，它在一定程度上弥补了SLC和MLC之间的性能和耐久差距。eMLC驱动器比MLC驱动器贵，但比SLC驱动器便宜得多。尽管每个单元仍然存储2个Bit，但eMLC驱动器的控制器管理数据放置、磨损均衡和一些其他存储操作延长了eMLC SSD的使用寿命。

·TLC

最便宜的是TLC(Triple-Level Cell，三层单元)NAND闪存，每个单元存储3比特，通常用于性能和耐久性要求相对较低的消费级电子产品。最适合于包含大量读取操作的应用程序，基于TLC的存储组件很少在业务环境中使用，但是闪存体系结构的最新改进，包括3D NAND(稍后将详细介绍)、持久增强的数据放置和错误纠正技术，使该技术在读密集型企业存储应用程序中占有了一席之地。

SLC、MLC、eMLC和TLC如何选择

下面我们将告诉大家如何判断闪存驱动器是否适合预期的工作负载或用例，包括从企业级到消费者端。在下面的图表中，写入/擦除(PE)周期用来衡量NAND 闪存可以支持多少读和写操作。虽然它们没有机械部件可以磨损，但SSD驱动器仍然存在有限的使用寿命。

每种类型的NAND闪存都有不同的使用寿命，这意味着它会在SSD降级并最终失效之前提供有限数量的P/E周期。当然，除了制造缺陷，电力激增或其他灾难性的破坏可能导致SSD的失效。这是决定SSD支持的存储工作负载和应用程序类型的主要影响因素。

NAND VS 3D NAND

为闪存市场带来突破的最大创新之一是3D NAND或V-NAND。顾名思义，它使用堆叠架构在SSD中安置内存单元，而不是过去平面排列的方法。

实际上，与2D NAND相比，这种架构使供应商能够以更低的成本，将更多的容量压缩到更小的物理空间中。它还能提供更快的速度、更长的使用寿命和更低的功耗。现在大多数主要SSD供应商都提供3D NAND SSD。

如何选择SLC、 MLC和TLC SSD

从经验上看，希望获得最好性能SSD的买家，会在SLC上投入比eMLC、MLC和TLC更多的钱。不过，价格不能决定一切。

当你想最大限度地利用你的存储空间时，有很多因素需要考虑。SLC SSD对于需要快速、可靠性能的关键应用程序工作负载和24×7数据库是有意义的。当然，并不是每个工作负载都需要极高的速度和性价比。

想要快速的性能，但不期望对存储系统造成持续的压力?eMLC甚至MLC都可能是最好的选择。在PC中，相对于HDD，SSD三个字母就代表着性能提升。

所以，看起来很明显。SLC用于要求较高的企业应用程序，其次是eMLC、MLC和TLC，因为性能和可靠性要求降低了。

不过NAND闪存也在不断进化，现在对于大容量SSD来说，使用MLC甚至TLC闪存是非常标准的。在企业用例中，MLC可以说和SLC一样好。

QLC NAND逐渐进入主流

SSD制造商并没有止步于TLC。英特尔、美光科技和西部数据正致力于将QLC(Quad-Level Cell，四层单元)NAND技术引入数据中心。

2018年5月，英特尔和美光发布了第一款可商用的QLC 3D NAND芯片，其存储容量远远超过TLC NAND闪存。通过引入64-层4Bit/单元NAND闪存技术，与TLC相比阵列密度高出33%。据了解，英特尔、美光都已推出了QLC 3D NAND闪存产品，这种产品将在大数据等类似应用中发挥很大的作用。

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