从SLC到QLC:缺点最大的SSD成HDD劲敌# Hardware - 计算机硬件
f*o
1 楼
同学我要的是快不是大 读写3500
凭借高速读写、低噪音和抗震等优势,SSD取代HDD已成为时代必然,但受成本和容量影
响,SSD在15年的发展里并未完成这一壮举。
而QLC SSD的出现,在容量上已能与HDD齐平,并在价格上试图将SSD拉进1元/GB时代,
这也意味着,SSD正在吹起全面侵占HDD的号角。
SSD结构组成及概况
SSD在结构上主要由一块PCB板,主控芯片、缓存芯片和闪存颗粒组成,与HDD众多机械
结构不同,由于不存在高速运转的马达和磁头,SSD在运行过程中几乎无噪音,并具备
良好的抗震能力。
同样,由于不需要磁盘旋转,所以SSD基本没有寻道时间,大大缩短响应时间;而闪存
颗粒代替机械存储的方式,也使得SSD在读写上比HDD快了许多。
其中主控芯片相当于SSD的大脑,一方面调配着数据在各个闪存芯片上的负荷,另一方
面承担着整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口功能,主控芯片便是决定SSD性
能的一个因素。
在主控芯片厂商上,主要以英特尔、SandFroce、Marvell、三星等为主。
但由于主控芯片可通过授权方式直接使用ARM内核、DDR物理层等成熟IP,其研发并不太
难,主控公司也在由美系、韩系,向台湾,以及国内变迁,如台湾智微JMicron、群联
Phison,国内的国科微、忆芯等厂商。
从SLC到QLC:缺点最大的SSD成HDD劲敌
除主控外,SSD另一核心部分便是闪存颗粒了,其本质是一种非易失性存储器,利用电
子的写入和读取进行存储,在性能上和稳定性上远超HDD利用机械进行存储的模式.
不同于主控芯片,闪存颗粒对技术要求极高,目前能自产闪存颗粒的厂商主要为三星、
英特尔/美光、东芝/西数、SK海力士,这四家联合体生产的闪存颗粒占据着全球近90%
的市场,其技术已经可以实现96层,甚至是128层3D堆叠。
可喜的是,国内紫光主导的长江存储目前已经可以实现闪存颗粒的32层堆叠,虽然相比
几大存储巨头仍有不小差距,但已能望其项背。
闪存颗粒发展及原理
从2003年SSD逐渐进入大众视野,闪存颗粒至今也历经了四代更迭,从最初的SLC、MLC
、TLC到今天的QLC,四代颗粒每单元存储依次从1、2、3提升到今天的4个数据。
电压状态从最初的0和1 2种提升到今天的0000到1111共计16种变化,如下图所示:
从SLC到QLC:缺点最大的SSD成HDD劲敌
↑↑↑四类闪存颗粒简介
从SLC到QLC:缺点最大的SSD成HDD劲敌
↑↑↑四类闪存颗粒电压变化
SLC到QLC闪存颗粒均是通过内部绝缘层完成数据存储的,当写入数据时,需要施加电压
并形成电场,这样电子便可以通过绝缘层进入到存储单元,完成写入。
而从第一代SLC到第四代QLC,随着电压状态的成倍递增,数据在颗粒中的访问时间也随
着增长,进而降低SSD的读写性能和稳定性能。
缺点最大的SSD成为HDD劲敌
SLC由于结构简单,执行效率极高,特点便是读写速度快,寿命长,可擦写10万次,在
企业级SSD上很常见;MLC、TLC由于单元存储值得增加,其速度和擦写性能也随之下降
,MLC可擦写10000次,TLC则降至3000次,MLC、TLC也是消费级市场主力。
而到了如今4 bit的QLC,其理论擦写值仅为1000次。但正是这缺点越放越大的QLC SSD,
或许将在未来2-3年完成三代前辈均为完成的使命:彻底取代HDD。
正如开篇所述,SSD始终未能取代HDD的一个因素便是容量,如今各种大型游戏、蓝光视
频、4K监控的应用,更使得用户对硬盘容量需求提升,普通HDD在容量上可轻松实现4TB
-12TB,而SSD容量通常在128GB-1TB之间,远不能满足需求。
相比前三代SSD,QLC SSD在容量已经可以做到7.68TB,如美光的5210 ION系列,英特尔
面向数据中心应用的DC P4500系列 QLC SSD,更是将容量提高到32TB,这使得SSD在容
量上与HDD相比已不具备劣势。
凭借高速读写、低噪音和抗震等优势,SSD取代HDD已成为时代必然,但受成本和容量影
响,SSD在15年的发展里并未完成这一壮举。
而QLC SSD的出现,在容量上已能与HDD齐平,并在价格上试图将SSD拉进1元/GB时代,
这也意味着,SSD正在吹起全面侵占HDD的号角。
SSD结构组成及概况
SSD在结构上主要由一块PCB板,主控芯片、缓存芯片和闪存颗粒组成,与HDD众多机械
结构不同,由于不存在高速运转的马达和磁头,SSD在运行过程中几乎无噪音,并具备
良好的抗震能力。
同样,由于不需要磁盘旋转,所以SSD基本没有寻道时间,大大缩短响应时间;而闪存
颗粒代替机械存储的方式,也使得SSD在读写上比HDD快了许多。
其中主控芯片相当于SSD的大脑,一方面调配着数据在各个闪存芯片上的负荷,另一方
面承担着整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口功能,主控芯片便是决定SSD性
能的一个因素。
在主控芯片厂商上,主要以英特尔、SandFroce、Marvell、三星等为主。
但由于主控芯片可通过授权方式直接使用ARM内核、DDR物理层等成熟IP,其研发并不太
难,主控公司也在由美系、韩系,向台湾,以及国内变迁,如台湾智微JMicron、群联
Phison,国内的国科微、忆芯等厂商。
从SLC到QLC:缺点最大的SSD成HDD劲敌
除主控外,SSD另一核心部分便是闪存颗粒了,其本质是一种非易失性存储器,利用电
子的写入和读取进行存储,在性能上和稳定性上远超HDD利用机械进行存储的模式.
不同于主控芯片,闪存颗粒对技术要求极高,目前能自产闪存颗粒的厂商主要为三星、
英特尔/美光、东芝/西数、SK海力士,这四家联合体生产的闪存颗粒占据着全球近90%
的市场,其技术已经可以实现96层,甚至是128层3D堆叠。
可喜的是,国内紫光主导的长江存储目前已经可以实现闪存颗粒的32层堆叠,虽然相比
几大存储巨头仍有不小差距,但已能望其项背。
闪存颗粒发展及原理
从2003年SSD逐渐进入大众视野,闪存颗粒至今也历经了四代更迭,从最初的SLC、MLC
、TLC到今天的QLC,四代颗粒每单元存储依次从1、2、3提升到今天的4个数据。
电压状态从最初的0和1 2种提升到今天的0000到1111共计16种变化,如下图所示:
从SLC到QLC:缺点最大的SSD成HDD劲敌
↑↑↑四类闪存颗粒简介
从SLC到QLC:缺点最大的SSD成HDD劲敌
↑↑↑四类闪存颗粒电压变化
SLC到QLC闪存颗粒均是通过内部绝缘层完成数据存储的,当写入数据时,需要施加电压
并形成电场,这样电子便可以通过绝缘层进入到存储单元,完成写入。
而从第一代SLC到第四代QLC,随着电压状态的成倍递增,数据在颗粒中的访问时间也随
着增长,进而降低SSD的读写性能和稳定性能。
缺点最大的SSD成为HDD劲敌
SLC由于结构简单,执行效率极高,特点便是读写速度快,寿命长,可擦写10万次,在
企业级SSD上很常见;MLC、TLC由于单元存储值得增加,其速度和擦写性能也随之下降
,MLC可擦写10000次,TLC则降至3000次,MLC、TLC也是消费级市场主力。
而到了如今4 bit的QLC,其理论擦写值仅为1000次。但正是这缺点越放越大的QLC SSD,
或许将在未来2-3年完成三代前辈均为完成的使命:彻底取代HDD。
正如开篇所述,SSD始终未能取代HDD的一个因素便是容量,如今各种大型游戏、蓝光视
频、4K监控的应用,更使得用户对硬盘容量需求提升,普通HDD在容量上可轻松实现4TB
-12TB,而SSD容量通常在128GB-1TB之间,远不能满足需求。
相比前三代SSD,QLC SSD在容量已经可以做到7.68TB,如美光的5210 ION系列,英特尔
面向数据中心应用的DC P4500系列 QLC SSD,更是将容量提高到32TB,这使得SSD在容
量上与HDD相比已不具备劣势。