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slc tlc mlc nand 被SLC，MLC，TLC搞晕？一文了解所有闪存类型

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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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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DIY从入门到放弃：SLCMLCTLCQLC傻傻分不清

固态硬盘越来越便宜的情况下，你的电脑要是没有一块SSD，你都不好意思跟人打招呼。但是对于SSD怎么选，看着SLC/MLC/TLC/QLC可能很多人丈二和尚摸不着头脑，别急，下面笔者就带你走上DIY从入门到放弃之路。

心心念念的SSD还得懂一点颗粒知识

先来简单介绍一下SSD的结构，不管是SATA形式还是M.2形式，甚至PCI-E形式，其主要部件都是主控芯片、缓存芯片（小容量SSD不必备）和存储颗粒。我们经常提到的SLC/MLC/TLC/QLC说的就是存储颗粒的不同种类。

不同颗粒的存储信息不同

SLC：Single-Level Cell（单层存储单元），每个Cell单元只存储1bit信息，也就是只有0、1两种电压变化，结构简单，电压控制也快速，其特点就是寿命长，性能强，P/E寿命在1万到10万次之间。

MLC：Multi-Level Cell（多层存储单元），原用于对应SLC，本意可以包含2层以上的Cell，但出于习惯和方便区分，一般指代双层存储，每个cell单元存储2bit信息，电压有000,01,10,11四种变化，但电压控制复杂一些，写入性能也随之降低，P/E寿命在3000-10000次左右。

三星的3D TLC颗粒

TLC：Trinary-Level Cell（三层存储单元）,每个cell单元存储3bit信息，电压从000到111有8种变化，容量比MLC更大，但控制更复杂，速度也更慢，P/E寿命在1000-3000次左右。

QLC：Quad-Level Cell（四层存储单元），同理每个单元存储4bit信息，电压从0000到1111有16种变化，写入性能会进一步降低，P/E寿命也进一步减少至1000次左右。

价格从左到右变低，性能也是从左到右变低（图片源自镁光）

单纯看字母很难区分谁是谁，那有没有什么方法记住他们呢？S代表single（单）很好说，M代表multi-（多）也很简单，而T和Q则可以用游戏中的Triple kill（三杀）和Quadro kill（四杀）来记忆，这样是不是就简单多了？

记住这个顺序有什么用呢？从SLC、MLC、TLC和QLC按照顺序其写入性能逐渐降低（但仍然比机械硬盘高），P/E寿命也逐个减少，但是带来的好处是容量大幅提升，成本大幅降低。

高端SSD会搭载更好的颗粒

一般来说，越高端的SSD使用的颗粒层数越少，可以提供更快的读写速度，更长的P/E寿命，当然价格也更贵，总体上还是一分价钱一分货的。

可能有的玩家认为QLC的1000次P/E寿命太短，且写入速度不如其他颗粒，QLC颗粒的SSD就不值得买了，实则不然，SSD颗粒的选择还是和使用场景有关的，同样也要受限于预算。

不同使用场景的需求也有区别

如果日常办公和轻度娱乐，更注重于快的开机和反应速度，那么QLC的固态使用起来不会有什么问题，合格的QLC仍然是机械硬盘的升级替代产品。但如果是重度游戏玩家，或者注重于生产力，那么TLC甚至MLC才是应该选择的SSD颗粒。

相对于颗粒的类型，我们也应该关注的是SSD的品牌，另外，产品的质保（包括使用时长质保和写入容量质保）也应该纳入考虑范围，毕竟颗粒的所有优势都建立在没有虚标，也没有使用黑片或回收颗粒的前提下。

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