固态硬盘|从20MB小可爱到100TB巨兽，细数固态硬盘进化之路闪存|三星|数码

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【固态硬盘|从20MB小可爱到100TB巨兽，细数固态硬盘进化之路】

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编辑说：这次咱们来聊聊这几十年来固态硬盘都发生了哪些改变。
【硬件编年史】不知道大伙是否还记得自己的第一个固态硬盘有多大？自1991年闪迪发售第一款商用SSD开始，商用固态硬盘的发展已经在不知不觉间超过了30年。每次谈起固态硬盘，总难免要说到颗粒、主控的内容，我们很容易掉进“唯颗粒论”的怪圈，却忽视了这些年来相关技术的发展，实际上随着主控与颗粒技术的不断进化，固态硬盘产品早已实现了精细化场景分类，下面我们就从闪存、闪存类型、主控这几个方面来聊聊固态硬盘这些年有哪些改变。
闪存颗粒“超进化”：从2DNAND到3DNAND 聊起固态硬盘就有个无法绕开的话题坎，那就是玩家们经常讨论到“颗粒” 。资深的玩家们应该知道，固态硬盘经常被讨论到的芯片包括主控、闪存和DRAM ，而关于颗粒的讨论恰恰又是最高的那个。目前被广泛讨论的闪存颗粒其实属于NAND闪存，该类型的闪存自2009年出现在固态硬盘上至今，已经被广泛应用到我们日常使用的个人电脑上。
右侧两颗黑色芯片就是闪存颗粒
NAND闪存的工作方式有个特点，就是如果我们要给已经写入数据的闪存再写入数据，需要先把它的数据擦除，才能重新写入。随着被擦出和写入的次数增多， NAND闪存会有耗损，这也是固态硬盘寿命用“擦写次数”来形容的原因。
早期的NAND闪存都是铺设在平面上的，被称作“2DNAND” 。举个不太恰当的例子，就像咱们设计停车场的停车位一样，地的面积固定的情况下无论路线如何精妙，这个停车场能容纳的车位都是有限的，为了应对越来越大的停车（数据存储）需求，那只好做多层的停车场，一层不够那就做二层甚至三层。在2DNAND时代，厂商为了尽量利用好有限的面积只有不断用新工艺，但随着串扰等问题导致闪存颗粒不再能单纯依靠工艺进步带来提升，东芝和三星开始押注3DNAND（三星将其称作V-NAND）。
3DNAND有助于降低成本
NAND闪存也同理， “2DNAND”的容量是有限的，那就做“3DNAND” ，目前镁光已经实现了176层NAND量产，闪存密度以及成本压缩达到了空前高度，在不久的未来， 192层NAND也即将量产，届时更高容量、成本更低的固态硬盘有望诞生。
商用闪存类型多样化在争议声中成长的闪存类型：从SLC到QLC 根据固态硬盘的工作原理，其数据储存在半导体单元内，其中已经被广泛商用的类型主要有四种，分别是SLC、MLC、TLC、QLC ，其中SLC属于1bit/cell ， MLC属于2bit/cell ， TLC属于3bit/cell ， QLC属于4bit/cell 。这个数值的意思是每个储存单元的数据，比如SLC一个单元只有一位数据，单个储存单元内的数据位数越多，就要求主控控制的精度越高。
图片来源wikipedia
因此SLC颗粒的耐用度P/E（寿命）、速度以及成本都是各类型中最高的，这些参数随着单元内数据的增加而减少，从MLC到TCL再到QLC ，未来甚至还有5bit/cell的PLC成为商用产品。
通过数据对比可以更直观地知道不同类型的NAND闪存的参数差异， SLCNAND闪存的擦写次数在10000次以上， MLCNAND闪存的擦写次数在3000-10000之间， TLC闪存的擦写次数在1000-3000之间， QLCNAND闪存的擦写次数在1000次以内。
在目前固态硬盘的应用场景中，使用纯SLCNAND闪存的固态硬盘基本面向军用或者商用了，而MLC则大多以高端消费级产品和商用产品为主，应付咱们日常使用需求的固态硬盘， TLCNAND足矣，至于QLCNAND闪存的固态硬盘嘛，优点是容量足够大，单次完全擦写周期被延长了，那寿命的短板也可以被部分弥补。