【EricChang技术分享】SSD必知必会，快问快答

到底什么是闪存颗？2D NAND和3D NAND之间又有哪些区别和联系？

闪存颗粒到底是什么？

闪存颗粒，又称闪存，是一种非易失性存储器，即在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据，而且是以固定的区块为单位，而不是以单个的字节为单位。

根据用途和规格不同，闪存颗粒有很多不同的变种，今天我们主要讨论的是用于固态硬盘等存储设备中的、最为常用的NAND闪存颗粒。

NAND闪存颗粒，是闪存家族的一员，最早由日立公司于1989年研制并推向市场，由于NAND闪存颗粒有着功耗更低、价格更低和性能更佳等诸多优点，成为了存储行业最为重要的存储原料。

在购买固态硬盘、移动固态硬盘、闪存卡、U盘等产品时，经常会碰到闪存类型的问题，例如想知道固态硬盘的闪存颗粒是TLC还是QLC等。

关于NAND闪存

这说所述的闪存是NAND闪存，它是一种非易失性闪存，可以在存储数据后，断电了仍然能使数据继续存储。这一特性使得NAND成为外置设备、移动便携设备、消费电子产品内置存储的理想选择，例如手机和数码相机的内置存储便可以采用NAND闪存，固态硬盘、移动固态硬盘、存储卡、USB闪存盘这些也都是由NAND闪存技术而诞生和发展。

NAND闪存有多种类型，不同类型的区别在于每个单元可以存储的位数。这里所述的“位”代表电荷，每个电荷分别有两种状态，即0和1，其实就是用二进制来表示电荷存储0或1。

NAND闪存类型

NAND闪存的常见类型有SLC、MLC、TLC 和QLC等。不同类型的闪存，其结构特性、单元位数、耐久性等是不同的，其中耐久性是由闪存单元在开始磨损前可以完成的程序擦写（P/E）周期数量来决定的，擦除和写入一个单元的过程便是一个P/E周期，P/E周期的标称数值越高，则表示该闪存颗粒可擦写的次数越高，即其耐久性越高。

SLC NAND

SLC NAND的每个单元存储一位信息，0或1，写入和检索数据都很快，性能最佳，耐久性最高，提供高达10万个P/E周期，但是因为该类型闪存低数据密度的特性也让该SLC闪存最贵。耐久性强使得SLC在对读写耐久度要求很高的行业得以应用，如服务器、军工等。

总结：SLC在所有类型中具有最高的耐久性，但是容量低，价格最贵。

MLC NAND

MLC NAND属于多级单元，每个单元存储2个位。MLC的数据密度比SLC要高，可以有更大的存储容量，拥有1万个P/E周期，因而耐久性比SLC低。MLC在服务器、工规级应用较多。

总结：MLC具有第二好的耐久性，读写速度不如SLC，但价格比SLC便宜。

TLC NAND

TLC NAND为三级单元，每个单元存储3个位，P/E周期降至最高3000个。

总结：TLC在单元空间内提升了容量，但性能和耐久性下降，价格变得比MLC要便宜。目前在消费类产品上，采用TLC是性价比最高的存储方案，性能、价格、容量等多个方面达到了较好的平衡。

QLC NAND

QLC NAND为4级单元，每个单元存储4个位，性能和耐久性比TLC要大，代表耐久性方面的P/E周期只有1000个，但价格更便宜。目前已有消费级的大容量SSD采用QLC NAND闪存颗粒，例如SOLIDIGM P41 PLUS SSD固态硬盘就采用了QLC类型的闪存。

总结：QLC的性能和耐久性最差，但价格便宜，单元空间内的存储容量更高，性能和单元耐久性的不足却可以通过增大容量来弥补，未来有取代TLC成为消费类产品的首选存储方案。当年TLC NAND走过的路大概率会在QLC NAND身上重演。

关于3D NAND

NAND闪存经历了2D NAND时期，现在已经迈入了3D NAND时期，3D NAND能有效解决缩小2D NAND时面临的问题，可以以更低成本实现单元空间里更高密度存储，得到更高的存储容量。2D NAND将用于存储数据的单元水平并排地放置，放置单元的空间量有限，而试图缩小单元则会降低闪存的可靠性。3D NAND则是在另一个维度（纵向）上增加叠放单元，从而获得更高存储密度来实现更高的存储容量，还可获得更高的耐久度和更低的功耗，同时又不会导致价格大幅上升。目前，各大存储厂商都非常注重3D NAND的研发，力争能以较低的每位成本提供更快的擦除和写入速度，这是NAND闪存的发展趋势，也是消费者日益增长的存储需求。今日，三星电子宣布量产236层3D NAND闪存芯片——具有最高存储密度的1Tb（128GB）三比特单元（TLC）的第8代V-NAND。其他存储厂商如海力士、美光、长江存储也在量产类似层数的3D NAND闪存芯片。