拒绝忽悠：TLC闪存的几百次擦写寿命是如何变为3000次的？

除了闪存颗粒之外，主控芯片在固态硬盘当中的地位也非常重要。主控不仅仅控制闪存的读写，更需要提供ECC纠错服务。

固态硬盘离不开纠错算法，是因为他使用的NAND闪存从一开始就面临着更容易出现的数据翻转等错误，必须要有纠错机制对其进行探测和纠正。这个过程是固态硬盘的主控内自动进行的，通常用户不会感知到他的存在。下图东芝TR200固态硬盘当中的TC58NC1010GSB主控，支持LDPC纠错。

何为纠错？

或许很多朋友还不清楚ECC纠错是怎么一回事，以及为什么纠错变得如此重要。下图为ECC信息存储示意图：每个闪存扇区中都为存储额外纠错信息而预留了部分Spare空间。

NAND闪存在1987年由东芝发明，它比稍早出现的NOR闪存具备更大的存储空间和更低的单位容量成本，不过同时也有更高的出错率。这使得它必须搭配一定的纠错引擎，来去除随机出现的"比特翻转"现象，简单来说就是保障数据不出错。

TLC化腐朽为神奇：从500次到3000次

TLC在被用于固态硬盘之前，并不被人们所看好：写入寿命仅有几百次，随着制程微缩还可能进一步降低。

不过好在闪存的发展伴随着纠错技术的进步。虽然纠错算法变得日益复杂，但纠错效果也在以日新月异的速度成长，高品质的原厂TLC闪存甚至能做到和过去的MLC一样耐用。

纠错的发展以及LDPC的优势：

固态硬盘使用的纠错码主要有BCH和LDPC两种，后者出现虽然较晚但却已成为当代3D闪存的标配搭档。不过LDPC虽强，效果还是跟固件的编制水平有关，尤其是LDPC中的软解码纠错。

BCH与LDPC硬解码纠错用预定的阈值电压去探测闪存单元中的数据内容，得到的结果非1即0。在初次纠错失败的情况下，BCH可以通过多次Read Retry重读尝试恢复正确的信息；LDPC硬解码可以借助LLR对数似然比来推测数据更大可能是1还是0。

BCH祭出Read Retry之后如果依然读取失败就意味着发生不可纠正的读取错误：用户数据丢失。而LDPC此时还可以再祭出大招：软解码纠错。软解码纠错需要纠错引擎对闪存特性非常了解（不同闪存型号、不同擦写次数、不同读取干扰程度，甚至是不同温度都可能有各自的优化解码方案），采用多种读取电压进行尝试，综合LLR信息计算出可能性结果。

恰恰是LDPC软解码这种根据经验进行"猜测"的能力，让它具备了比BCH更强的纠错效果。当然经验不是凭空而来，而是需要对闪存脾性具有足够多的了解，在这方面闪存原厂具备很强的话语权。这也是小编推荐大家选择东芝等原厂固态硬盘的一个原因：不光闪存品质更好，纠错处理也给力，稳定性和寿命自然好。

除了纠错能力高下之外，纠错延迟开销也是一个重要指标。毕竟反复读取和尝试解码是需要更多时间作为代价的。在综合各方面因素之后，LDPC硬解码打头阵，失败后再由LDPC软解码上阵放大招的模式表现更好。

写在最后：LDPC纠错虽强，但闪存体质也不容忽视。垃圾闪存颗粒配LDPC，过多的软解码上阵虽然能在短时间内撑下来不丢数据，但会令读取延迟增大，直观表现就是效能下滑严重。说不定有些山寨SSD可能会卡而不死，让用户头疼不已。

QLC闪存颗粒，大容量和成本之间的权宜之计

似乎大家十分不愿意QLC时代的到来，不过随着时间的推进，事实上在这个SSD市场，大量的QLC固态已经来到了市场上并且大量上架，同时这些基于QLC闪存的产品也凭借着低于1元/GB的价格吸引着消费者的眼球。然而在经历了TLC恐惧的消费者以及电脑玩家们面对QLC时代的到来显得眉头紧锁，似乎已经看不到今后SSD市场的出路。那么被这些消费者所无视和鄙视的QLC闪存，真的是一点都不能触碰吗？

在“抵制”QLC之前，先得了解QLC

既然说到玩家们纷纷“抵制”QLC，我们首先要了解到，究竟QLC闪存是什么东西，为什么它会让玩家们感到无所适从。

作为存储设备的大头，SSD主要拥有两个重要的元器件，包括主控单元，负责SSD的传输，而另外一个便是NAND闪存，而NAND闪存的价格成本影响着SSD最终的售价和制造成本。而按照现在的技术水平，NAND闪存共有四种，从高端到入门分别是SLC、MLC、TLC、QLC。

作为旗舰颗粒，SLC速度快寿命最长，拥有约10万次擦写寿命，当然由于价格过于昂贵，市面上几乎难以追寻到SLC颗粒的SSD的踪迹。而高端SSD所使用的MLC颗粒约3000至1万次擦写寿命。目前主流SSD使用的NAND颗粒为TLC颗粒，拥有的是500-1000次的擦写寿命，而开始布局市场的QLC闪存颗粒，拥有的擦写寿命倒是十分可怜，标准给出的理论数据是150次可重复擦写。

如果抛弃高高在上的SLC闪存颗粒，MLC颗粒最适合做SSD，而在前几年的高端SSD上，厂商们也是老老实实地使用MLC闪存颗粒。基本上消费者也没有什么怨言，毕竟SLC实在是太贵了，同时SSD的容量也不会很大，对于预算紧张的消费者来说显然不是什么好选择。

而拥有150次可重复擦写的QLC闪存正因为其过于保守的次数而被消费者所担忧，毕竟SSD可以损坏，但是数据却是无价的，自己宝贵的数据因为SSD的损毁而丢失，后悔也来不及。不过在“讨伐”QLC闪存之前，我们需要知道一下什么是可重复擦写。

在NAND的闪存设计中，不像磁盘，NAND闪存依靠的是0和1进行数据的填写，如果想要在NAND闪存上写新的数据，只能把这页整个都擦掉，重新写新的数据。而可重复擦写的意思便是将设计容量完全使用，这便是一次的擦写，例如设计容量为1TB的SSD，如果所有的数据交换达到了1TB，然后SSD就将其计作一次可重复擦写。

当然这里的可重复擦写指得是厂商确保数据完整性的最低次擦写次数 ，并不代表着过了这个擦写次数之后数据就会丢失。之前就有科技网站针对SSD的寿命进行残酷的压力测试，经过测试，基本上每一块SSD都能够承受上百TB的数据压力测试，甚至还有SSD能够通过PB级别也就是上千TB的压力测试。只不过当时测试的时候大家使用的是MLC颗粒或者TLC颗粒，不过从这种“惨无人道”的压力测试可以看到，SSD的身板还是比较硬的。

值得注意的是，如今搭载QLC NAND闪存类型的SSD其容量在1TB之上，也就是说，按照QLC最保守的100次，可信赖数据使用量也在100-150TB。这种数据使用量大于消费者的日常使用，此外厂商知道QLC的可擦写次数比较低，也将使用各种技术来提升QLC的可重复擦写次数。只要你不是重度数据使用者，或者没事就使用AS进行跑分，QLC还是足够日常消费者的使用的。

比闪存颗粒更重要的是主控

当然除了QLC NAND闪存之外，或许也有人会投诉，我明明买了TLC或者MLC颗粒的SSD，照理说用到电脑淘汰也没事，为什么采用几年就出现SSD读不出的情况了呢？这就要说到除了NAND闪存之外的另一个SSD重要组成部分——主控。

SSD控制器是一种嵌入式微芯片 ，其功能就像cpu命令中心，发出固件算法的所有操作请求，从实际读取和写入数据到执行垃圾回收和耗损均衡算法等，以保证SSD的速度、整洁度，因此，主控是SSD的大脑中枢。

主控和NAND之间的关系相当于机械硬盘以及CPU之间的关系，虽然CPU的寿命一般来说都比较长，但是和磁盘相比，CPU在寿命上仍然有一定的局限性。同样主控也一样，由于平时需要主控芯片来控制数据的进出，因此大流量的数据交换对于SSD的主控来说是一次次严峻的考验，因此很多时候主控会早于NAND闪存芯片出现故障，而SSD又是一个整体，主控出现问题了，自然SSD就不能正常运行，掉盘的事情也就出现。

不过随着SSD的更新换代，如今的固态硬盘在主控上都有一定的进步，无论是性能还是稳定性都大幅提升，面对日常应用也没有什么大问题。

QLC正常使用无压力，敏感数据多备份

实际上对于大部分的消费者来说，担忧QLC闪存的寿命无疑是杞人忧天 ，尤其是现在大容量SSD的推出，QLC低廉价格的优势便可以显现出来。和寿命相比，基于QLC闪存打造的SSD其售价自然更加吸引人。

当然无论是哪一种介质的存储设备，数据永远是无价的，特别是一些珍贵数据，俗话说电脑坏了没关系，丢失了数据就悲催了。因此对于这些敏感数据来说，多备份才是硬道理 。这是无论使用哪种介质的NAND存储都需要做的事情。

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