固態硬碟從MLC到TLC，再到QLC，快閃記憶體壽命一退再退，還能用嗎？

硬碟作為儲存資訊的單元，是組成計算機必不可少的工具。在正常情況下，我們除了要在硬碟中安裝電腦使用的系統，還要經常要用它來儲存應用影視遊戲等資訊，為計算機軟體的執行提供讀寫的空間。可以說，硬碟對於計算機的重要性，絲毫不亞於其他的任何元件。

多數人對於硬碟的瞭解主要是來自於廠商的宣傳，透過淺顯易懂的話語中得到“硬碟分機械硬碟和固態硬碟之分”和“固態硬碟速度比機械硬碟快”這兩個結論。不過，本著“資料無價”的態度，關於固態硬碟，你可能需要知道的更多。

雖然固態硬碟近些年才在市場上流行開來，但它本身並不是新出現的技術產品。

硬碟技術發展

1968年，IBM重新提出了“Winchester（溫切斯特）”技術的可行性後，儲存硬碟開始了統一發展方向，機械硬碟的組成結構大致定了下來。然而，硬碟技術另類發展可並沒有就此停擺。

機械硬碟

觀看那些拆開的機械硬碟，我們會發現磁頭、盤組和磁頭的機械臂這些東西，實際上機械硬碟使用的這個模組，就是基於的Winchester（溫切斯特）技術。這個技術本身大概是在說——盤組透過甩塗等工藝，製作成磁層，即磁性記錄層，此時磁粉呈現出來的不規則顆粒，就可以作為儲存載體。

一年後，四位離開IBM的工程師合夥創立了一家名叫StorageTek的公司，並開始了為期十年左右的，和IBM爭奪磁帶儲存霸主地位的戰鬥。這家公司即是後來大名鼎鼎的美商儲存科技公司（Storage Technology Corporation，StorageTek或STK）的前身。

1970年，初入儲存行業的STK砸錢開發出了世界首個固態硬碟驅動器。不過這款固態硬碟驅動器和如今的固態硬碟在本質上並非相同，因為如今的固態硬碟使用的快閃記憶體，到1984年才被東芝發明出來，之後五年才有了使用快閃記憶體的固態硬碟問世。

所以，率先搞出來固態硬碟驅動器的STK並沒有透過這一硬碟的革新技術成功，相反因為一系列產品的失敗，STK在快閃記憶體問世的同一年宣佈破產保護，差點GG，後來緩過勁，STK轉身又投入了基於溫切斯特技術本質的“自動化磁帶櫃”市場。

固態硬碟的入場

雖說經歷了一系列曲折，但固態硬碟（Solid State Disk或Solid State Drive，簡稱SSD）最終還是出現了。

2006年，固態硬碟率先被三星放入了膝上型電腦市場，一石激起千層浪，固態硬碟開始正式進入了民用計算機儲存市場，各種搭載固態硬碟的產品層出不窮。

不過，固態硬碟高昂的價格，同價位遠低於機械硬碟的容量，還是讓大多數的購買者“望而生畏”。

固態硬碟降低成本的考慮

早期的固態硬碟速度和安全性以及壽命，技術層面上理論都遠甩開機械硬碟，但這樣生產製造的固態硬碟，成本非常高昂，很難將固態硬碟快速普及到市場，獲得大量的市場佔有率，所以減少成本就成為了固態硬碟廠商要首先考慮的事情。

固態硬碟的結構構造比起機械來說其實更為簡單。固態硬碟的主體是一塊PCB電路板，在PCB上是構成固態硬碟體系的控制晶片快取晶片和儲存資料的快閃記憶體晶片。

矽晶圓片

要想降低成本，最直接的辦法就是降低控制晶片、快取晶片和快閃記憶體晶片的成本。就實際而言，快取晶片的操作簡單，無非是降低快取大小，甚至可以放棄快取晶片。其次，主控晶片可以使用效能較弱的主控。而至於快閃記憶體晶片，則要考慮用新的技術工藝去解決。

快閃記憶體晶片的發展

早先快閃記憶體使用的晶片是基於SLC技術（Single-Level Cell），也就是“每一個儲存單元中只儲存一位資料”，這種快閃記憶體的好處是耐用、準確，效能也好，早期的企業應用儲存首先的選擇就是SLC快閃記憶體。當然了，SLC快閃記憶體的固態，其價格和它的安全性一樣“出色”。

要想在不增加儲存單元的情況下削減快閃記憶體成本，最好的辦法就是充分利用儲存單元的空間，所以MLC、TLC、QLC技術的快閃記憶體相應而來。

MLC

MLC快閃記憶體的定義實際上是有歧義的。因為這個叫法的本意是“Multi-Level Cell”，意思是說“多級單元架構”，從這一點上來說，之後的TLC、QLC甚至HLC、OLC都屬於MLC範疇。

不過呢，MLC主流還是當作“Binary-Level cell”來理解，也就是“二級單元架構”，即“每一個儲存單元中儲存兩位資料”。這樣一來，在不增加儲存單元數量的前提下，MLC快閃記憶體就能做到比SLC快閃記憶體大約多一倍的儲存資料的能力。

TLC

TLC，即“Triple-Level cell”，意思是“三級單元架構”，即“每一個儲存單元中儲存三位資料”。

QLC

事實上從MLC、TLC一路看下來，大家也能猜到QLC什麼意思——“Quad-Level Cell”，即“每一個儲存單元中儲存四位資料”。

快閃記憶體的成本透過增加儲存單元的儲存能力得到了解決，貌似看起來非常不錯，MLC快閃記憶體做成同容量的TLC，成本大約減少一倍，做成QLC成本就大約減少了三分之二，而同樣的成本下，TLC可以做到MLC的兩倍容量，而QLC能做到MLC的三倍，怎麼看都是在朝著“先進”發展，但這樣真的沒有問題嗎？

快閃記憶體從MLC到TLC再到QLC帶來的弊端

當然是有問題的。

速度：

一個單元格存一位資料的時候，我讀取這個資料只需要對應單元格就行了，因為進去就能找到資料。但是存兩位資料的時候，我讀取寫入不僅要對應單元格，還需要在單元格的兩個資料中找這個資料。

壽命：

如果一個單元格讀取寫入資料的壽命是1000次，對單元格進行一次

完整的讀取寫入

。

一個單元格存一位資料的時候，我對這個單元格寫入一個“0”，讀取一個“0”，壽命減少了一次。

一個單元格存兩位資料的時候，我對這個單元格寫入一個“0”，寫入一個“1”，讀取一個“0”，讀取一個“1”。雖然寫入和讀取的內容多了，但是同一個單元格也要被讀取寫入兩次。

沒錯，快閃記憶體儲存資料密度的增加，帶來的弊端正是速度和壽命上的降低。

快閃記憶體壽命一退再退，還能用嗎？

固態硬碟對比機械硬碟，最大的好處是理論上的穩定性、安全性（不用擔心會有機械上的物理損傷，不用擔心壞道、震動損壞、磁頭損壞等情況）、壽命（實際上機械硬碟不出現意外，壽命要比普通固態長）和最重要的速度。而在快閃記憶體晶片革新的情況下，壽命和速度都出現了理論上的降低，這還能用嗎？

如今的快閃記憶體晶片進入到了QLC階段，“更差勁”的HLC、OLC等還沒有產品上市，就這個目前“最差勁”的QLC來說，也不是不能用。

透過鎂光東芝等廠商的公佈的訊息來說，他們生產的QLC的擦寫壽命約為1000PE，理論運用到512GB的QLC固態中，每天讓它讀取寫入100GB，5121000365100≈14，也就是大約14年。當然現實不一定是這樣，只是能證明了一些東西——QLC的理論壽命雖然低，但是製造工藝技術的發展，QLC快閃記憶體的理論壽命實際並沒有變得太低。

所以如果就壽命來說，大可不必擔心，正常使用三年五載是絕對沒有問題的，目前的固態硬碟還沒有出現快閃記憶體晶片壞了的情況，壞的最多是主控（控制晶片）。

另外的一個問題，多數人都認為QLC的速度很差，原因是100G外的連續讀寫掉速嚴重，出現甚至比機械硬碟還慢的情況。

這種情況實際上是固態硬碟的通病，許多TLC的硬碟也有超過一定大小檔案讀寫的掉速，這是因為TLC、QLC等硬碟通常都有一些空間在模擬SLC快取加速，SLC快取用完了，自然就開始掉速了。而且即便快取用光，順序讀寫掉速嚴重，固態硬碟最大的優點4K讀寫表現依舊很好。