不知道大伙是否还记得自己的第一个固态硬盘有多大?自1991年闪迪发售第一款商用SSD开始,商用固态硬盘的发展已经在不知不觉间超过了30年。

每次谈起固态硬盘,总难免要说到颗粒、主控的内容,我们很容易掉进“唯颗粒论”的怪圈,却忽视了这些年来相关技术的发展。

实际上随着主控与颗粒技术的不断进化,固态硬盘产品早已实现了精细化场景分类,下面我们就从闪存、闪存类型、主控这几个方面来聊聊固态硬盘这些年有哪些改变。

闪存颗粒“超进化”:从2DNAND到3DNAND

聊起固态硬盘就有个无法绕开的话题坎,那就是玩家们经常讨论到“颗粒”。

资深的玩家们应该知道,固态硬盘经常被讨论到的芯片包括主控、闪存和DRAM,而关于颗粒的讨论恰恰又是最高的那个。

目前被广泛讨论的闪存颗粒其实属于NAND闪存,该类型的闪存自2009年出现在固态硬盘上至今,已经被广泛应用到我们日常使用的个人电脑上。

NAND闪存的工作方式有个特点,就是如果我们要给已经写入数据的闪存再写入数据,需要先把它的数据擦除,才能重新写入。

随着被擦出和写入的次数增多,NAND闪存会有耗损,这也是固态硬盘寿命用“擦写次数”来形容的原因。

早期的NAND闪存都是铺设在平面上的,被称作“2DNAND”。

举个不太恰当的例子,就像咱们设计停车场的停车位一样,这个停车场能容纳的车位都是有限的,为了应对越来越大的停车(数据存储)需求,那只好做多层的停车场,一层不够那就做二层甚至三层。

在2DNAND时代,厂商为了尽量利用好有限的面积只有不断用新工艺,但随着串扰等问题导致闪存颗粒不再能单纯依靠工艺进步带来提升,东芝和三星开始押注3DNAND(三星将其称作V-NAND)。

NAND闪存也同理,“2DNAND”的容量是有限的,那就做“3DNAND”,目前镁光已经实现了176层NAND量产,闪存密度以及成本压缩达到了空前高度。

在不久的未来,192层NAND也即将量产,届时更高容量、成本更低的固态硬盘有望诞生。

商用闪存类型多样化在争议声中成长的闪存类型:从SLC到QLC

根据工作原理,其数据储存在半导体单元内,其中已经被广泛商用的类型主要有四种,分别是SLC、MLC、TLC、QLC,其中SLC属于1bit/cell,MLC属于2bit/cell,TLC属于3bit/cell,QLC属于4bit/cell。

这个数值的意思是每个储存单元的数据,比如SLC一个单元只有一位数据,单个储存单元内的数据位数越多,就要求主控控制的精度越高。

因此SLC颗粒的耐用度P/E(寿命)、速度以及成本都是各类型中最高的,这些参数随着单元内数据的增加而减少,从MLC到TCL再到QLC,未来甚至还有5bit/cell的PLC成为商用产品。

通过数据对比知道,SLCNAND闪存的擦写次数在10000次以上,MLCNAND闪存的擦写次数在3000-10000之间,TLC闪存的擦写次数在1000-3000之间,QLCNAND闪存的擦写次数在1000次以内。

在目前固态硬盘的应用场景中,使用纯SLCNAND闪存的固态硬盘基本面向军用或者商用了。

而MLC则大多以高端消费级产品和商用产品为主,应付咱们日常使用需求的固态硬盘,TLCNAND足矣,至于QLCNAND闪存的固态硬盘嘛,优点是容量足够大,寿命的短板也可以被部分弥补。

就拿三星为例,他家的固态硬盘就涵盖了这四种闪存类型,各自的代表分别为采用MLC3DNAND的三星970Pro、采用TLC3DNAND的三星980/三星860EVO以及采用QLC3DNAND的三星860QVO。

在聊到闪存类型的时候,玩家们常常“意难平”于消费级MLC闪存产品逐渐转向商用,TLC闪存和QLC闪存开始成为消费级主流。

这个过程的确一直以来都备受争议,但不可否认的是,消费者如今能用更少的钱买到容量更大,性能更高的固态硬盘产品。

主控芯片大升级:从技术完善,读写速度暴增几十倍

厂商能放心地使用理论寿命更低的TLC和QLC闪存,原因是主控芯片愈发强大,我们能看到大多数固态硬盘参数都离不开主控,比如读写速度快慢、接口协议、TRIM支持、磨损平衡以及垃圾回收机制等。

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