《固态硬盘的容量要翻身了解即将到来的PLC闪存》
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固态硬盘是用电子芯片,即闪存颗粒（图1）以电信号擦写记录存储内容,其最主要的闪存颗粒技术升级就是闪存的电信号的存储方式升级,能带来“存储密度”的增加.这些闪存颗粒技术也从最初始的SLC,经历了MLC、TLC,到如今正在兴起的QLC.而我们前面提到的大容量固态硬盘时代,则来自未来将取代QLC的PLC闪存颗粒技术.
具体来说,在这些闪存颗粒技术中,SLC每个存储单元只存储1bit数据,它的性能最好,寿命也最长.缺点就是成本最高,容量偏低.作为接替者,MLC每个存储单元可以存储2bit数据,所以同样的单元数量下,存储容量一下就翻倍了,也就是容量/成本比大幅提高.雖然因为存储方式更复杂,所以性能和寿命（擦写次数）比SLC要低,但是对消费者甚至商业用户来说完全够用了.
可是MLC的容量极限也很快达到了,因此又诞生了TLC闪存颗粒,这也是目前主流的固态硬盘闪存（图2）,TLC的1个存储器存储单元可存放3bi t的数据,容量再次提升,同时成本也下降更多.不过代价就是性能和寿命进一步下降,当然通过控制方式、闪存和缓存的技术改良,性能和寿命也足以满足普通消费者.
目前正在逐步普及的是QLC闪存颗粒,它的一个存储器存储单元可存放4bit的数据（图3）,比TLC更容易做成超大容量的产品,这也是为什么目前很多新型大容量固态硬盘很低的根本原因.截至目前,QLC闪存颗粒已经从设计之初的300次左右提升到了400次左右的P/E擦写循环（英特尔闪存颗粒）,接近了TLC的正常擦写寿命（600次左右）.由于QLC固态硬盘的容量接近同价位TLC固态硬盘的两倍,例如1TB的英特尔660P（QLC）和760P（TLC）在2月初的电商旗舰店报价分别为1699元和1763元,所以把寿命从擦写次数转换成全盘可写入的数据量就会发现,同价位的QLC固态硬盘全寿命可写入数据量并不比TLC固态硬盘少.
这就是结束了吗?不要忘记,目前大家的主流水平就是512GB～1TB容量的固态硬盘,对比同价位主流机械硬盘2TB～4TB的容量是不是还有很大差距?即将到来的PLC闪存颗粒（图4）就将解决这一问题.
PLC的存储密度比QLC更高,每个存储单元可以保存5bit数据（图5）,举例来说,使用目前主流的TLC闪存颗粒容量是256GB,同样的存储单元数量下,使用QLC技术为341GB,使用PLC技术则可以变成427GB.当然,这意味着其对主控、电路设计的要求也更高,因为PLC技术需要主控准确控制32路电压,挑战可谓相当大.当然了,寿命和写入性能肯定也会“更差”一些,不过大容量、大缓存设计可以在极大程度上弥补不足,所以无需特别担心.
怎么?还是不放心固态硬盘的擦写寿命?好吧,这里笔者可以给出一个计算公式（图6）.了解自己一天大概会存储（擦写）多少数据,就可以算出你的固态硬盘究竟有多少寿命（按照时间计算）可用,或者反推出自己希望使用的时间下,每天可以存储多少数据.计算公式里那个“P/E次数”即擦写次数,指的是全盘全部存储单元完整地擦除和写入一次的次数（其实就是擦写固态硬盘同容量大小的数据,主控芯片会将数据均匀地分配到整个硬盘的所有存储单元中）,一般厂商都会直接提供相应的参数.
在实际的硬盘运作过程中,还会有写入放大、温度等影响数据量、寿命、性能的因素,我们这里给出的计算公式是一种比较“理想”的工作状态.要想让硬盘减少意外减寿等问题,最好在使用中注意良好的使用习惯,提供足够的散热能力.
PLC的单元存储容量提升虽然明显,但并不能带来倍增的效果,在闪存技术之外,芯片制造技术也是容量提升的重要因素.在固态硬盘的颗粒介绍中,我们常常可以看到所谓x x层x x x颗粒的说法,其中的x x层就是所谓的堆栈层数（图7）,一般来说,同样的条件下,颗粒的容量与采用多少层堆栈呈正比关系.例如目前的主流堆栈层数是64层～96层,而PLC的堆栈数很可能从128层“起跳”,又为它增加了至少3 3%的容量.两种效果叠加,在PLC时代获得成倍甚至数倍于目前固态硬盘的容量,就变成了很轻松的事.
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