前言
伴随着闪存芯片的发展趋势,现如今便宜、大容量的SSD基本上都需要上QLC闪存芯片了。一时间QLC有山雨欲来之势,大容量QLC SSD的普及似乎已经触手可及。
虽然现在主流是 TLC NAND(第三代), 但下一代 Q L C N A N D \color {#FF6D00}{ QLC NAND } QLCNAND 已来到我们身边? 明天和还是明年?说不定就成为主流? 带着对 QLC 的好奇心,本文分享QLC NAND 技术, 聊聊 QLC NAND 的趋势。
QLC_NAND__6">1. QLC NAND 是什么?
SLC NAND 中的单元每个存储单元(存储元)只能存储一位,MLC 存储两个,TLC 存储三个,QLC 存储四个。
QLC_NAND__10">2. QLC NAND 特性
QLC是继TLC(3 bit/cell)后3D NAND新的技术形态。
- 大容量
- 高密度
- 低成本
适合于 读取密集型 \color {#FF6D00}{ 读取密集型} 读取密集型应用。
QLC_NAND__19">3. QLC NAND 带给我们什么希望?
在成本方面,QLC产品会与同世代TLC也会进一步拉开距离,价格优势将会表现出来。
QLC 相比 TLC,在相同晶圆上可以
多
33
%
\color {#FF6D00}{多\ 33\%}
多 33% 的容量。
相对应的, 单位GB 有望
少
33
%
\color {#FF6D00}{少\ 33\%}
少 33% 的成本。
看市场情况:
1TB SSD 目前售价为 569 \color {#FF6D00}{569} 569 元,比主流的 1TB 容量 TLC SSD 便宜 \color {#FF6D00}{便宜} 便宜了 30 % \color {#FF6D00}{30\%} 30% 左右, 性价比优势非常突出
QLC 更适合 大容量存储器 \color {#FF6D00}{ 大容量存储器} 大容量存储器。
QLC_NAND__32">4. QLC NAND 带给我们什么"尴尬"?
4.1 性能倒车?
大家也见过QLC闪存的硬盘性能,虽然厂商给出的写入速度超过 1GB/s,但那都是靠着SLC缓存及全盘缓存、DRAM缓存之类的技术提升的,
缓存之外
\color {#FF6D00}{缓存之外 }
缓存之外的 QLC原始写入速度较低。
图中QLC SSD 在CrystalDiskMark测试中,顺序读取速度达到了2492MB/s,写入速度也有1935MB/s
(配置:群联PS5013-E13-31主控 + 美光原厂96层3D QLC NAND)
三星V6QLC闪存芯片的,相比较如今的V5QLC大约能提高了1倍,意味着纯 QLC 写入速度可达到320MB/s。
一般SLC 缓存有很多 GB, 所以只要你不是 连续写几十 G B \color {#FF6D00}{连续写几十 GB} 连续写几十GB 的数据用掉SLC 缓存,你体验的还是 SLC 速度。 即便你现在把 SLC 缓存用完了,只要你让它 空闲几分钟 \color {#FF6D00}{空闲几分钟} 空闲几分钟,SSD 在空闲时间会将 SLC 缓存的数据搬移到 TLC,这样又可释放出 SLC 缓存, 你感受到是 SLC 写入又回来了, 超 1GB/s。
即便是SLC 缓存用完,QLC 速度也是吊打机械硬盘。
不管是什么样的闪存, 缓存外速度都会降低,这是不可避免的。
小结: 相对 TLC 而言, Q L C 性能是开倒车 \color {#FF6D00}{QLC 性能是开倒车} QLC性能是开倒车,但带来的 性价比 \color {#FF6D00}{性价比} 性价比一定是更高。 所谓的性能倒车, 并** 不会成为用户使用的瓶颈 \color {#FF6D00}{不会成为用户使用的瓶颈} 不会成为用户使用的瓶颈**。
别忘了,你的网络带宽才是瓶颈额。
4.2 耐用性退化?
耐用性退化主要由写入而非读取造成, 所以说QLC 更适合大量读读场景。
由于每次 写入会造成单个 NAND 单元的细微退化,所以写入放大是磨损的主要因素。
驱动控制器FTL算法有助于 NAND 固态盘将磨损均匀分散到整个盘中。需要指出的是,繁重的随机写入会导致 NAND 固态盘相比顺序写入模式磨损更快,因为它们会导致更大的写入放大。
NAND 存储器的寿命耐用性,通常按照每日固态盘全盘写入次数(DWPD)衡量。额定 DWPD 为 0.25 的 5 年保修期 32TB QLC NAND, 表示每天写 8TB (8000 GB) 的化,可以使用五年。
为什么有人说耐用性退化呢? 谈到QLC 耐用性,很多人都习惯用 QLC 物理块可擦除次数少来说事, 但这其实并没有现实意义。
实际用户每天写入数据量是有限的,不用太在意QLC 物理块可擦除次数, 32TB 写整卡才会把整个盘所有的物理块擦除次数增加 1。应该关注的是DWPD。
QLC 一定是用在大容量的, 至少是几TB。因为大容量,所以物理块多啊, 即便每个物理块可擦除次数变少了, 块数目多弥补了这个不足。
实际上 TLC 一般质保 三 \color {#FF6D00}{三} 三年, QLC 一般质保 五 \color {#FF6D00}{五} 五年。就是因为 QLC 容量大, 而我们每天的磁盘写入量是有限度的,所以容量越大,可使用的时间更长。
从Intel 的技术资料看,
T
L
C
和
Q
L
C
的可靠性并无差异
\color {#FF6D00}{TLC 和 QLC 的可靠性并无差异}
TLC和QLC的可靠性并无差异。
小结:
实际耐用性并不会退化
\color {#FF6D00}{实际耐用性并不会退化}
实际耐用性并不会退化。QLC 物理块可擦除次数少, 但因为大容量,所以物理块多。因为 QLC 容量大, 而我们每天的磁盘写入量是有限度的,所以容量越大,可使用的时间更长。
QLC_NAND__75">5. QLC NAND 发展趋势
在业界风向标ISSCC国际固态电路会议上,英特尔公布144层QLC的技术细节,而竞争者三星依然停留在92层,SK海力士、西部数据(铠侠)都是96层。在QLC领域,整体进展可谓是犹如
蜗牛
\color {#FF6D00}{蜗牛}
蜗牛爬行一般,跟当初TLC迅速成为业界主流形成了鲜明对比。
图片来源: 百度百家号
- 单位面积存储容量更大 (Density)
- 更快的IO 速度
- 更低的 编程延时(program latency)和 擦除延时 (erase latency)
- 平面(Plane)更多, 提供并行数
QLC_NAND__85">6. QLC NAND 前景
目前的在线应用如在线会议、在线视频、在线教育等,更多表现为对存储器读取能力的需求上,一次性写入之后更多是从数据库进行数据的读取,而非频繁写入。因此,在这方面QLC存储器是有其应用优势的。
与传统HDD相比,QLC SSD更具性能优势。在企业级领域, QLC SSD将为服务器和数据中心带来更低的读延迟,使其更适用于AI计算,机器学习,实时分析和大数据中的读取密集型应用。
在消费类领域,QLC将率先在大容量U盘,闪存卡和SSD中普及。
读取密集型 读写混合 写入密集型
图片来源: 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/388772700
QLC_NAND__96">7. QLC NAND 离我们有多远
2020 年, 美光等大厂的第四代颗粒3D QLC产品也已经投入了市场,让广大消费者体验到了更高的容量、更低的价格、更快的读写性能。
国产闪存 \color {#FF6D00}{国产闪存} 国产闪存原厂长江存储也推出了 QLC 的致态 SSD。
2022 年 Solidigm(原Intel 存储) 发布了 2TB QLC SSD, 采用 PCIE 4.0 技术。
Q L C 已来未热,你是否会接受 Q L C 呢? \color {#FF6D00}{QLC 已来未热,你是否会接受 QLC 呢?} QLC已来未热,你是否会接受QLC呢? 欢迎评论区留言。