什么是TLC閃存

今后SSD市場的發(fā)展趨勢也將會出現(xiàn)TLC閃存漸漸侵占MLC閃存份額的情形，特別是在那些可以MLC/TLC相互切換的3D NAND普及之后，SSD容量會持續(xù)上升，價格則會不斷下降。無論大家現(xiàn)在接受與否，TLC閃存早晚會完全占領(lǐng)低端市場，而MLC依然會憑借性能上的優(yōu)勢不可動搖地屹立在高端市場。

時至年關(guān)，現(xiàn)在又到了閃存類型交替的時候，今年大量的TLC SSD涌向消費級市場，三星這個已經(jīng)玩了幾年TLC的就先不說了，SanDisk拿出了Ultra II，東芝旗下的OCZ放出了Trion 100，東芝自己也有Q300，鎂光在11月也推出了BX200參戰(zhàn)，海力士雖然沒做自己的TLC SSD，但是賣了不少TLC閃存給下游廠家，至于Intel，它會等到明年3D閃存大批量產(chǎn)時才推出弄自己的TLC SSD。

今后SSD市場的發(fā)展趨勢也將會出現(xiàn)TLC閃存漸漸侵占MLC閃存份額的情形，特別是在那些可以MLC/TLC相互切換的3D NAND普及之后，SSD容量會持續(xù)上升，價格則會不斷下降。無論大家現(xiàn)在接受與否，TLC閃存早晚會完全占領(lǐng)低端市場，而MLC依然會憑借性能上的優(yōu)勢不可動搖地屹立在高端市場。

說了這么多可能有的讀者還不清楚TLC到底是什么，今天我們就來簡單的介紹一下。

一塊SSD由主控、DRAM緩存和NAND閃存三種芯片所組成，主控是SSD的大腦，SSD所做的讀寫動作全部都是它所控制；DRAM緩存則是高速緩沖區(qū)，具體作用要看主控的算法而定，有些是用來放LBA表的，有些則是拿來做數(shù)據(jù)緩存的，更有些方案是沒有外置DRAM緩存，只在主控內(nèi)置了小量緩存，這樣做的目的有些是為了數(shù)據(jù)的安全性（如SandForce），有些則是為了降低成本（大多數(shù)入門級主控）；NAND閃存則是數(shù)據(jù)存儲的地方，你的數(shù)據(jù)全部都存放在里面。

SLC、MLC、TLC到底是什么

NAND閃存的類型有SLC、MLC和TLC這三種，SLC不論性能還是可靠性都是目前最好的，但其成本也是最高的；MLC閃存的性能、可靠性次之。不過，MLC閃存在性能、可靠性與成本之間匹配得更為均衡，是目前消費級市場中的絕對主力；TLC則是在2012年之后三星才把它帶入SSD市場的，之前主要是用在U盤以及存儲卡上面，在三星先行了兩年之后，今年其他廠商終于跟上了，大量的TLC SSD開始推向市場。

SLC是Single-Level Cell的縮寫，即1 bit per cell，其每個存儲單元只存在0和1兩個充電值，它的結(jié)構(gòu)簡單但是執(zhí)行效率高。SLC閃存的優(yōu)點是傳輸速度更快、功率消耗更低以及存儲單元的壽命更長。然而，由于每個存儲單元包含的信息較少，其每百萬字節(jié)需花費較高的成本來生產(chǎn)，由于成本過高SLC的身影基本上只會出現(xiàn)在高端的企業(yè)級SSD上，有些流入到消費級平臺上的顆粒大多都是非原封的。

MLC是Multi-Level Cell的縮寫，即2 bit per cell，它有00、01、10、11四個充電值，因此需要比SLC更多的訪問時間，不過每個單元可以存放比SLC多一倍的數(shù)據(jù)。MLC閃存可降低生產(chǎn)成本，但與SLC閃存相比其傳輸速度相對較慢，從目前市面上的主流產(chǎn)品來看，大多數(shù)消費級SSD都使用的是MLC閃存。

TLC是 Trinary-Level Cell的縮寫，即3 bit per cell，其每個單元可以存放比MLC多1/2的數(shù)據(jù)，共有八個充電值。很顯然，TLC閃存所需的訪問時間會更長，因此傳輸速度也相對更慢。TLC閃存的最大優(yōu)勢是價格便宜，它每百萬字節(jié)的生產(chǎn)成本是最低的，但是TLC閃存的壽命短，所以它通常用在U盤或者存儲卡這類移動存儲設(shè)備上。

TLC閃存的優(yōu)劣勢

正如前文所述，TLC閃存的優(yōu)勢是容量更大，且成本更低。舉例來說，同樣的晶體管電路做成64Gb的SLC閃存，那么變成MLC、TLC閃存則可以得到 128Gb、192Gb的容量，這對廠商來說無疑大大降低了成本。

從結(jié)果上來看，各種閃存的物理結(jié)構(gòu)是相同的，但在控制方面卻是一個比一個復(fù)雜，SLC每個Cell能儲存1個數(shù)據(jù)，有兩種電位變化；MLC每個Cell能儲存2個數(shù)據(jù)，有四種電位變化；而TLC每個Cell可以儲存3個數(shù)據(jù)，有8種電位變化。不難發(fā)現(xiàn)，MLC和TLC每個Cell單元中有更多的信號，這是通過控制不同的電壓來實現(xiàn)的，施加不同的電壓就會有更多的電位變化，NAND閃存單元就可以容納不同的信號組合。

但是，TLC閃存也不是只有光鮮的一面，它帶來的考驗也更大。容納的電位多了可以提升容量，但也使得整個電路的處理過程更為復(fù)雜，這需要更精確的電壓控制，Program過程所需的時間會更多。因此TLC閃存的寫入性能也會相應(yīng)的大幅下降，所以現(xiàn)在的TLC SSD都啟用了SLC Cache模式提升寫入速度，否則那個寫入速度是很難讓人接受的；另外，在讀取方面，特別是隨機讀取性能也會受到一定影響，那么就需要花更多的時間從八種電信號狀態(tài)中區(qū)分所需的數(shù)據(jù)。

而TLC閃存最關(guān)鍵的問題是閃存顆粒的壽命直線下降，MLC的P/E次數(shù)至少還有3000-5000次，而TLC公認(rèn)的P/E指標(biāo)是1000次，好點的可能做到1500次，依然會比MLC差很多。

3D NAND閃存——TLC未來的出路

說了這么多傳統(tǒng)的2D TLC閃存，它們的問題確實非常的多，其中，有些問題是可以解決的，比如寫入性能差就可以通過SLC Cache的運用加以改善，只要設(shè)置一個大容量的緩沖區(qū)，用戶很多時候就不會再感覺到寫入速度緩慢，而且SLC Cache用得好還有延長閃存壽命的功效。

但是有些東西是解決不了的，傳統(tǒng)的2D閃存在達(dá)到一定密度之后每個單元存儲的電荷量會下降，另外相鄰的存儲單元也會產(chǎn)生電荷干擾，尤其是20nm工藝之后，Cell單元之間的干擾現(xiàn)象更加嚴(yán)重，如果數(shù)據(jù)長時間不刷新的話就會出現(xiàn)像之前三星840 EVO那樣的讀取舊文件會掉速的現(xiàn)象。當(dāng)然，三星后來推出了新固件，并改善了算法才解決了這一問題，我們猜測新的固件會定時覆寫舊的數(shù)據(jù)，這樣雖改善了讀取舊文件掉速的問題，但很可能會對閃存的壽命帶來一定影響。

而最新的3D NAND則不再追求縮小Cell單元，而是通過3D堆疊技術(shù)封裝更多Cell單元，這樣同樣可以達(dá)到容量增多的目的。

由于已經(jīng)向垂直方向擴展NAND密度，那就沒有繼續(xù)縮小晶體管的壓力了，所以三星、Intel和美光可以使用相對更舊的工藝來生產(chǎn)3D NAND閃存，使用舊工藝的好處就是P/E擦寫次數(shù)大幅提升，而且電荷干擾的情況也因為使用舊工藝而大幅減少。

另一方面，未來的3D NAND很可能都會做成可以在MLC與TLC之間相互切換的工作模式，事實上，現(xiàn)在三星已經(jīng)就這樣做了，850 PRO與850 EVO上的閃存本質(zhì)上都是一樣的，只不過前者是以MLC模式運行，而后者則以TLC模式運行。如果不出意外，未來Intel與鎂光的3D NAND估計也會是相似路數(shù)。

2D的TLC閃存由于各種現(xiàn)實問題是不會成為主流的，基本上只會有低價入門級的SSD會使用，現(xiàn)在的TLC SSD很多都是試驗性產(chǎn)品，但是等到3D TLC大批量產(chǎn)后，它將會成為未來的主力。現(xiàn)在三星又一次成了探路先鋒，850 EVO就是第一款采用3D TLC的SSD，就我們測試的情況來看，目前還沒有什么大的問題出現(xiàn)，若穩(wěn)定性沒問題的話，它將成為未來TLC SSD的標(biāo)桿。

我們對TLC SSD的購買建議

對于TLC SSD，消費者最擔(dān)心的應(yīng)該就是它的使用壽命，其實只要用的是原片TLC的話，它的P/E還是有一定保證的，東芝的Q300和OCZ TRION 100用的還是更長壽穩(wěn)定的企業(yè)級eTLC，三星的3D NAND壽命也比普通TLC長得多，所以并不需要太過在意SSD的壽命。

至于性能方面，相信大家買TLC SSD都不是為了追求高性能，論性能TLC SSD大多數(shù)比不過用MLC的SSD，然而你拿它去和HDD來比的話就不一樣了，TLC SSD的性能再糟糕都肯定比HDD要強得多，用TLC SSD替換緩慢的HDD做系統(tǒng)盤是絕對沒問題的。

單純考慮性價比的話，現(xiàn)在市面上的各種TLC SSD還是挺不錯的，論價格的話TLC SSD確實可以做得很低，然而，如果你發(fā)現(xiàn)有的TLC SSD的價格和相同容量的MLC SSD接近，那么它就沒有任何的優(yōu)勢可言了，買它還不如直接去買MLC SSD得了。□