1.转载:Optane Memory
2.构成SSD的主要IC有主控芯片和NAND闪存,SLC、MLC和TLC三者都是闪存的类型
需要说明的闪存的寿命指的是写入(擦写)的次数,不是读出的次数,因为读取对芯片的寿命影响不大。
首先就要说说TLC是什么。简单来说TLC就是一种成本上相对比较偏向性价比的闪存颗粒
SLC MLC TLC规格对比
TLC其实只是一个形容词,我们所说的TLC指的是TLC闪存,而其中的TLC指的是Triple Level Cell,直接翻译过来叫做3阶单元,比较通俗的意思就是“一个单元可以存储3个信息”,相对应的MLC芯片为“一个单元可以存储2个信息”,SLC芯片则为“一个单元可以存储1个信息”。
可能有人会说这不就是个集成度多少的问题吗?事实不是这样,无论是SLC、MLC、SLC其一个单元本身的晶体管数量是相似的,也就是说我们用物理上差不多的东西储存了更多的信息。但是存储更多的信息就等于带来了更多不稳定。
MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)基本结构
那么闪存的结构是什么样子的呢?请大家看上图,在对一个闪存单元编程的时候,电压加到控制栅极(control gate)上,形成一个电场,让电子穿过硅氧化物栅栏,达到浮动栅极(floating gate)。穿越过程完成后,控制栅极上的电压会立刻降回零,硅氧化物就扮演了一个绝缘层的角色。单元的擦除过程类似,只不过电压加在硅基底(P-well)上。
SLC只需要两种电压状态就可以保存所有数据 但是TLC则需要8种
SLC、MLC、TLC三种闪存的MOSFET是完全一样的,区别在于如何对单元进行编程。SLC要么编程,要么不编程,状态只能是0、1。MLC每个单元存储俩比特,状态就有四种00、01、10、11,电压状态对应也有四种。TLC每个单元三个比特,状态就有八种了(000、001、010、100、011、101、110、111)。
SLC、MLC和TLC三者的区别
SLC=Single-LevelCell,即1bit/cell,速度快寿命长,价格超贵(约MLC3倍以上的价格),约10万次擦写寿命
MLC=Multi-LevelCell,即2bit/cell,速度一般寿命一般,价格一般,约3000---10000次擦写寿命
TLC=Trinary-LevelCell,即3bit/cell,也有Flash厂家叫8LC,速度相对慢寿命相对短,价格便宜,约500次擦写寿命
QLC = Quad-Level Cell架构以及出现,即4bit/cell,支持16充电值,速度最慢寿命最短,目前中技术上在研发阶段,但是intel、三星电子等厂商都已经取得了不错的进展。但在SSD应用中目前仍不现实 。
简单地说SLC的性能最优,价格超高。一般用作企业级或高端发烧友。MLC性能够用,价格适中为消费级SSD应用主流,TLC综合性能最低,价格最便宜。但可以通过高性能主控、主控算法来弥补、提高TLC闪存的性能。
LC、MLC和TLC三者本质详解:
目前市面上最常见的三种闪存颗粒分别是SLC、MLC和TLC,它们都代表了闪存颗粒的储存单元,英文分别是SLC=Single-Level Cell,MLC=Multi-Level Cell,TLC=Trinary-Level Cell,即单层单元,多层单元和三层单元。而这次iPhone6最具争议的地方就是因为部分批次的机型使用了TLC芯片。
三者的区别也很明显,存取原理上SLC架构是0和1两个充电值,即每单元只能存取1bit数据,有点儿类似于开关电路,虽然简单却非常稳定。MLC架构可以一次储存4个充电值(00, 01, 10, 11),因此拥有比较好的存储密度,TLC能一次性存储8个充电值(000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111)。相比SLC闪存每个存储单元只能保存1bit数据,MLC闪存的存储单元可保存2bit,TLC则可保存3bit。TLC利用不同电位的电荷,一个浮动栅存储3个bit的信息,存储密度理论上较之MLC闪存扩大了0.5倍,但无论是SLC、MLC、SLC其一个单元本身的晶体管数量是相似的,也就是说我们用物理上差不多的东西储存了更多的信息。
由于工作原理的不同,三种闪存颗粒的寿命也因此有很大的差距。理论上来说SLC寿命最长,其次MLC,TLC寿命最短,只有500到1000次的擦写,这是一个不争的事实。但这一点却让很多网友对此耿耿于怀,是不是意味着我们擦写个几百次这颗闪存就报废了呢?当然不是,在这一方面,闪存的设计寿命是远超我们的预期的。闪存芯片有自己的延寿机制,当有部分闪存区块发生故障时,就会有原本被屏蔽的区块就会代替故障的部分继续工作,保证了闪存的持续稳定运行。其次,闪存的主控也会平均分摊每一个区块的擦写次数,让闪存的整体寿命得以保障。拿同样采用TLC闪存颗粒的三星的840 EVO举例,国外有人做过一个耐用性测试,编程/擦写循环(P/E)次数大概是1064次,也就是说250GB的终生数据写入量在270TB左右。同样的128GB的iPhone6按1000次擦写寿命来计算,其寿命在128TB左右,其实这个量已经远远超出我们日常使用的需求了。
理论上来说TLC闪存颗粒的性能也是三者中最差的,但事实却并没有这么悬殊,还是以三星840 EVO举例,其AS SSD的测试成绩达到了914分,甚至还高于采用了MLC闪存颗粒的830,所以就以目前TLC闪存芯片的寿命和性能表现来看,都还在用户的可接受范围内,并没有一些媒体黑的那么可怕。
闪存芯片从SLC到MLC再到如今很多厂商力推的TLC,看似是一条很不靠谱的下坡路,但是这些产品正以更加亲民的价格向我们走来。其实当MLC出现的时候,同样也是惹来了一堆争议,寿命不如SLC,速度不如SLC。MLC还不是解决寿命、速度问题得到广泛的使用。现在TLC来了,历史再一次重演,但事实告诉我们TLC是可靠的,并且价格也更优惠。像iPhone那样的手机就更没有必要纠结用的是哪一类闪存颗粒了,就体验来说,大家平时根本不会感受到这两种闪存颗粒的区别。铺天盖地的负面新闻就像当年的阴阳屏一样,炒作的意义大于实际,至于事情的背后是谁在操纵,我们就不得而知了。