1.轉載:Optane Memory
2.構成SSD的主要IC有主控芯片和NAND閃存,SLC、MLC和TLC三者都是閃存的類型
需要說明的閃存的壽命指的是寫入(擦寫)的次數,不是讀出的次數,因為讀取對芯片的壽命影響不大。
首先就要說說TLC是什么。簡單來說TLC就是一種成本上相對比較偏向性價比的閃存顆粒
SLC MLC TLC規格對比
TLC其實只是一個形容詞,我們所說的TLC指的是TLC閃存,而其中的TLC指的是Triple Level Cell,直接翻譯過來叫做3階單元,比較通俗的意思就是“一個單元可以存儲3個信息”,相對應的MLC芯片為“一個單元可以存儲2個信息”,SLC芯片則為“一個單元可以存儲1個信息”。
可能有人會說這不就是個集成度多少的問題嗎?事實不是這樣,無論是SLC、MLC、SLC其一個單元本身的晶體管數量是相似的,也就是說我們用物理上差不多的東西儲存了更多的信息。但是存儲更多的信息就等於帶來了更多不穩定。
MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)基本結構
那么閃存的結構是什么樣子的呢?請大家看上圖,在對一個閃存單元編程的時候,電壓加到控制柵極(control gate)上,形成一個電場,讓電子穿過硅氧化物柵欄,達到浮動柵極(floating gate)。穿越過程完成后,控制柵極上的電壓會立刻降回零,硅氧化物就扮演了一個絕緣層的角色。單元的擦除過程類似,只不過電壓加在硅基底(P-well)上。
SLC只需要兩種電壓狀態就可以保存所有數據 但是TLC則需要8種
SLC、MLC、TLC三種閃存的MOSFET是完全一樣的,區別在於如何對單元進行編程。SLC要么編程,要么不編程,狀態只能是0、1。MLC每個單元存儲倆比特,狀態就有四種00、01、10、11,電壓狀態對應也有四種。TLC每個單元三個比特,狀態就有八種了(000、001、010、100、011、101、110、111)。
SLC、MLC和TLC三者的區別
SLC=Single-LevelCell,即1bit/cell,速度快壽命長,價格超貴(約MLC3倍以上的價格),約10萬次擦寫壽命
MLC=Multi-LevelCell,即2bit/cell,速度一般壽命一般,價格一般,約3000---10000次擦寫壽命
TLC=Trinary-LevelCell,即3bit/cell,也有Flash廠家叫8LC,速度相對慢壽命相對短,價格便宜,約500次擦寫壽命
QLC = Quad-Level Cell架構以及出現,即4bit/cell,支持16充電值,速度最慢壽命最短,目前中技術上在研發階段,但是intel、三星電子等廠商都已經取得了不錯的進展。但在SSD應用中目前仍不現實 。
簡單地說SLC的性能最優,價格超高。一般用作企業級或高端發燒友。MLC性能夠用,價格適中為消費級SSD應用主流,TLC綜合性能最低,價格最便宜。但可以通過高性能主控、主控算法來彌補、提高TLC閃存的性能。
LC、MLC和TLC三者本質詳解:
目前市面上最常見的三種閃存顆粒分別是SLC、MLC和TLC,它們都代表了閃存顆粒的儲存單元,英文分別是SLC=Single-Level Cell,MLC=Multi-Level Cell,TLC=Trinary-Level Cell,即單層單元,多層單元和三層單元。而這次iPhone6最具爭議的地方就是因為部分批次的機型使用了TLC芯片。
三者的區別也很明顯,存取原理上SLC架構是0和1兩個充電值,即每單元只能存取1bit數據,有點兒類似於開關電路,雖然簡單卻非常穩定。MLC架構可以一次儲存4個充電值(00, 01, 10, 11),因此擁有比較好的存儲密度,TLC能一次性存儲8個充電值(000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111)。相比SLC閃存每個存儲單元只能保存1bit數據,MLC閃存的存儲單元可保存2bit,TLC則可保存3bit。TLC利用不同電位的電荷,一個浮動柵存儲3個bit的信息,存儲密度理論上較之MLC閃存擴大了0.5倍,但無論是SLC、MLC、SLC其一個單元本身的晶體管數量是相似的,也就是說我們用物理上差不多的東西儲存了更多的信息。
由於工作原理的不同,三種閃存顆粒的壽命也因此有很大的差距。理論上來說SLC壽命最長,其次MLC,TLC壽命最短,只有500到1000次的擦寫,這是一個不爭的事實。但這一點卻讓很多網友對此耿耿於懷,是不是意味着我們擦寫個幾百次這顆閃存就報廢了呢?當然不是,在這一方面,閃存的設計壽命是遠超我們的預期的。閃存芯片有自己的延壽機制,當有部分閃存區塊發生故障時,就會有原本被屏蔽的區塊就會代替故障的部分繼續工作,保證了閃存的持續穩定運行。其次,閃存的主控也會平均分攤每一個區塊的擦寫次數,讓閃存的整體壽命得以保障。拿同樣采用TLC閃存顆粒的三星的840 EVO舉例,國外有人做過一個耐用性測試,編程/擦寫循環(P/E)次數大概是1064次,也就是說250GB的終生數據寫入量在270TB左右。同樣的128GB的iPhone6按1000次擦寫壽命來計算,其壽命在128TB左右,其實這個量已經遠遠超出我們日常使用的需求了。
理論上來說TLC閃存顆粒的性能也是三者中最差的,但事實卻並沒有這么懸殊,還是以三星840 EVO舉例,其AS SSD的測試成績達到了914分,甚至還高於采用了MLC閃存顆粒的830,所以就以目前TLC閃存芯片的壽命和性能表現來看,都還在用戶的可接受范圍內,並沒有一些媒體黑的那么可怕。
閃存芯片從SLC到MLC再到如今很多廠商力推的TLC,看似是一條很不靠譜的下坡路,但是這些產品正以更加親民的價格向我們走來。其實當MLC出現的時候,同樣也是惹來了一堆爭議,壽命不如SLC,速度不如SLC。MLC還不是解決壽命、速度問題得到廣泛的使用。現在TLC來了,歷史再一次重演,但事實告訴我們TLC是可靠的,並且價格也更優惠。像iPhone那樣的手機就更沒有必要糾結用的是哪一類閃存顆粒了,就體驗來說,大家平時根本不會感受到這兩種閃存顆粒的區別。鋪天蓋地的負面新聞就像當年的陰陽屏一樣,炒作的意義大於實際,至於事情的背后是誰在操縱,我們就不得而知了。