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存储基础知识:最后一代闪存?QLC与MLC、TLC、SLC

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摘要:Micron公司最近推出了第一款QLC闪存产品,为NAND闪存市场又增添一位成员。而英特尔公司也计划在2018年下半年推出其首款QLC闪存产品。
关键词: 闪存

  Micron公司最近推出了第一款QLC闪存产品,为NAND闪存市场又增添一位成员。而英特尔公司也计划在2018年下半年推出其首款QLC闪存产品。

 

  QLC或者说四层单元是最新一代闪存产品,第一代的产品是SLC(单层单元或者说每单元存储1 bit数据),随后是MLC(每单元存储2 bit数据)以及TLC(每单元3 bit数据)。

 

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  那么,QLC是什么?它对闪存存储市场意味着什么?

 

  顾名思义,QLC允许每个闪存单元存储4个0或者1,这意味着每个单元有16种不同组合,即0000,001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110和1111。

 

  而单层单元只能存储2个– 0 或1 –,MLC和TLC只能存储4个或8个,显然,QLC将存储密度提高了2倍,这一点不容置疑。

 

  但它有一个缺点。虽然与现有闪存产品相比,QLC可将更多数据封装到更小的区域,但它在写入时更容易耗损。

 

  事实是,对于QLC,我们正在研究真正无法多次被写入和重写的媒介。

 

  这是因为闪存存储是基于读取不同材料层之间的电压流动,这种实际电压流动的机制可在量子物理层面解释。

 

  总而言之,QLC需要在非常狭小的空间(会受到磨损影响)进行其切换和测量,使得读取电压不太确定。其实在任何闪存写入,实际上都会消耗写入和重写数据的能力,尤其是对于QLC。

 

  目前Micron公司还没有提供5210 QLC的性能数据,仅提供了与其5200 TLC Eco驱动器相比的数据比率。

 

  例如,随机读取次数为95000 IOPS的0.8倍至1倍,而顺序写入性能将可达520 MBps的0.6倍至0.8倍。

 

  对于随机写入,性能仅为22000 IOPS的0.25倍。这大约是6500 IOPS,仍然远远超过旋转磁盘硬盘的水平—每个硬盘可能为仅为200 IOPS。

 

  不过,IOPS并不是QLC驱动器的致命弱点,它的耐用性才是主要限制因素。

 

  在数据写入预计寿命方面,1.92 TB Micron TLC 5200 Eco的耐用性是3.5 PB;5210 QLC只能达到0.05倍至0.1倍。

 

  这就是说,在其生命周期内,你可向该1.92 TB驱动器写入175 TB到350 TB数据。这大致相当于大约180次用数据填充和重新填充它。

 

  鉴于其局限性,QLC只会有相当有限的用例。

 

  这些用例将会与Micron公司描述的类似,即大规模(可能是网络规模)操作,这种操作需要快速读取,且数量远远超过写入量,因此,数据很少可能被重写。

 

  这种用例确实有市场,而该市场目前正在暂时依靠硬盘驱动器来支持。

 

  现在的问题是,考虑到QLC的局限性如此明显,是否可将其从NAND闪存家族中移除?或者QLC是作为最后一代闪存?


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责编:pingxiaoli


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