固态硬盘的SLC、MLC、TLC和QLC的区别
NAND Flash根据存储原理分为三种,SLC、MLC、TLC。
什么是SLC?SLC英文全称(Single Level Cell——SLC)即单层式储存 。主要由三星、海力士、美光、东芝等使用。SLC技术特点是在浮置闸极与源极之中的氧化薄膜更薄,在写入数据时通过对浮置闸极的电荷加电压,然后透过源极,即可将所储存的电荷消除,通过这样的方式,便可储存1个信息单元,这种技术能提供快速的程序编程与读取,不过此技术受限于Silicon efficiency的问题,必须要由较先进的流程强化技术(Process enhancements),才能向上提升SLC制程技术。
什么是MLC?MLC英文全称(Multi Level Cell——MLC)即多层式储存。主要由东芝、三星使用。
MLC是英特尔(Intel)在1997年9月最先研发成功的,其原理是将两个位的信息存入一个浮动栅(Floating Gate,闪存存储单元中存放电荷的部分),然后利用不同电位(Level)的电荷,透过内存储存格的电压控制精准读写。MLC通过使用大量的电压等级,每个单元储存两位数据,数据密度比较大。SLC架构是0和1两个值,而MLC架构可以一次储存4个以上的值,因此,MLC架构可以有比较好的储存密度。讲白话点就是一个Cell存放多个bit,现在常见的MLC架构闪存每Cell可存放2bit,容量是同等SLC架构芯片的2倍,目前三星、东芝、海力士(Hynix)都是此技术的使用者,而且这个队伍还在不断壮大,其发展速度远快于曾经的SLC架构。
与SLC比较MLC的优势:鉴于目前市场主要以SLC和MLC储存为主,我们多了解下SLC和MLC储存。SLC架构是0和1两个值,而MLC架构可以一次储存4个以上的值,因此MLC架构的储存密度较高,并且可以利用老旧的生产程备来提高产品的容量,无须额外投资生产设备,拥有成本与良率的优势。与SLC相比较,MLC生产成本较低,容量大。如果经过改进,MLC的读写性能应该还可以进一步提升。与SLC比较MLC的缺点:MLC架构有许多缺点,首先是使用寿命较短,SLC架构可以写入10万次,而MLC架构只能承受约1万次的写入。其次就是存取速度慢,在目前技术条件下,MLC芯片理论速度只能达到6MB左右。SLC架构比MLC架构要快速三倍以上。再者,MLC能耗比SLC高,在相同使用条件下比SLC要多15%左右的电流消耗。虽然与SLC相比,MLC缺点很多,但在单颗芯片容量方面,目前MLC还是占了绝对的优势。由于MLC架构和成本都具有绝对优势,能满足2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市场需求。
什么是TLC? TLC = Triple-Level Cell,即3 bit per cell架构。TLC芯片技术是SLC和MLC技术的延伸,最早期NAND Flash技术架构是SLC(Single-Level Cell),原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料,直到MLC(Multi-Level Cell)技术接棒后,架构演进为1个存储器储存单元存放2位元。 2009年TLC架构正式问世,代表1个存储器储存单元可存放3位元,成本进一步大幅降低。如同上一波SLC技术转MLC技术趋势般,这次也是由NAND Flash大厂东芝引发战火,之后三星电子(Samsung Electronics)也赶紧加入战局,使得整个TLC技术大量被量产且应用在终端产品上。TLC芯片虽然储存容量变大,成本低廉许多,但因为效能也大打折扣,因此仅能用在低阶的NAND Flash相关产品上,象是低速快闪记忆卡、小型记忆卡microSD或随身碟等。智能型手机、固态硬碟(SSD)等技术门槛高,对于NAND Flash效能讲求高速且不出错等应用产品,则一定要使用SLC或MLC芯片。
根据NAND的物理结构,NAND是通过绝缘层存储数据的。当你要写入数据,需要施加电压并形成一个电场,这样电子就可以通过绝缘体进入到存储单元,此时完成写入数据。如果要删除存储单元(数据),则要再次施加电压让电子穿过绝缘层,从而离开存储单元。所以,NAND闪存在重新写入新数据之前必须要删除原来数据。
由于数据写入到TLC中需要八种不同电压状态, 而施加不同的电压状态、尤其是相对较高的电压,需要更长的时间才能得以实现(电压不断增高的过程,直到合适的电压值被发现才算完成)。
所以,在TLC中数据所需访问时间更长,因此传输速度更慢。经过实测,同等技术条件下,TLC的SSD性能是比不上MLC SSD的。
什么是QLC? QLC = Quad-Level Cell架构,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 。
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。下面是SLC、MLC、TLC、QLC闪存芯片的区别:
SLC = Single-Level Cell,即1bit/cell,利用正、负两种电荷,一个浮动栅存储1个bit的信息,约10万次擦写寿命。速度快,寿命长,价格贵(约MLC 3倍以上的价格)。
MLC = Multi-Level Cell,即2bit/cell,利用不同电位的电荷,一个浮动栅存储2个bit的信息,约5000-10000次擦写寿命。速度一般,寿命一般,价格一般。
TLC = Trinary-Level Cell,即3bit/cell,利用不同电位的电荷,一个浮动栅存储3个bit的信息,约500-1000次擦写寿命。也有Flash厂家叫8LC,速度慢,寿命短,价格便宜。
QLC = Quad-Level Cell,即4bit/cell。
相对于SLC来说,MLC的容量大了100%,寿命缩短为SLC的1/10。相对于MLC来说,TLC的容量大了50%,寿命缩短为MLC的1/20。
NAND Flash根据存储原理分为三种,SLC、MLC、TLC。
什么是SLC?SLC英文全称(Single Level Cell——SLC)即单层式储存 。主要由三星、海力士、美光、东芝等使用。SLC技术特点是在浮置闸极与源极之中的氧化薄膜更薄,在写入数据时通过对浮置闸极的电荷加电压,然后透过源极,即可将所储存的电荷消除,通过这样的方式,便可储存1个信息单元,这种技术能提供快速的程序编程与读取,不过此技术受限于Silicon efficiency的问题,必须要由较先进的流程强化技术(Process enhancements),才能向上提升SLC制程技术。
什么是MLC?MLC英文全称(Multi Level Cell——MLC)即多层式储存。主要由东芝、三星使用。
MLC是英特尔(Intel)在1997年9月最先研发成功的,其原理是将两个位的信息存入一个浮动栅(Floating Gate,闪存存储单元中存放电荷的部分),然后利用不同电位(Level)的电荷,透过内存储存格的电压控制精准读写。MLC通过使用大量的电压等级,每个单元储存两位数据,数据密度比较大。SLC架构是0和1两个值,而MLC架构可以一次储存4个以上的值,因此,MLC架构可以有比较好的储存密度。讲白话点就是一个Cell存放多个bit,现在常见的MLC架构闪存每Cell可存放2bit,容量是同等SLC架构芯片的2倍,目前三星、东芝、海力士(Hynix)都是此技术的使用者,而且这个队伍还在不断壮大,其发展速度远快于曾经的SLC架构。
与SLC比较MLC的优势:鉴于目前市场主要以SLC和MLC储存为主,我们多了解下SLC和MLC储存。SLC架构是0和1两个值,而MLC架构可以一次储存4个以上的值,因此MLC架构的储存密度较高,并且可以利用老旧的生产程备来提高产品的容量,无须额外投资生产设备,拥有成本与良率的优势。与SLC相比较,MLC生产成本较低,容量大。如果经过改进,MLC的读写性能应该还可以进一步提升。与SLC比较MLC的缺点:MLC架构有许多缺点,首先是使用寿命较短,SLC架构可以写入10万次,而MLC架构只能承受约1万次的写入。其次就是存取速度慢,在目前技术条件下,MLC芯片理论速度只能达到6MB左右。SLC架构比MLC架构要快速三倍以上。再者,MLC能耗比SLC高,在相同使用条件下比SLC要多15%左右的电流消耗。虽然与SLC相比,MLC缺点很多,但在单颗芯片容量方面,目前MLC还是占了绝对的优势。由于MLC架构和成本都具有绝对优势,能满足2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市场需求。
什么是TLC? TLC = Triple-Level Cell,即3 bit per cell架构。TLC芯片技术是SLC和MLC技术的延伸,最早期NAND Flash技术架构是SLC(Single-Level Cell),原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料,直到MLC(Multi-Level Cell)技术接棒后,架构演进为1个存储器储存单元存放2位元。 2009年TLC架构正式问世,代表1个存储器储存单元可存放3位元,成本进一步大幅降低。如同上一波SLC技术转MLC技术趋势般,这次也是由NAND Flash大厂东芝引发战火,之后三星电子(Samsung Electronics)也赶紧加入战局,使得整个TLC技术大量被量产且应用在终端产品上。TLC芯片虽然储存容量变大,成本低廉许多,但因为效能也大打折扣,因此仅能用在低阶的NAND Flash相关产品上,象是低速快闪记忆卡、小型记忆卡microSD或随身碟等。智能型手机、固态硬碟(SSD)等技术门槛高,对于NAND Flash效能讲求高速且不出错等应用产品,则一定要使用SLC或MLC芯片。
根据NAND的物理结构,NAND是通过绝缘层存储数据的。当你要写入数据,需要施加电压并形成一个电场,这样电子就可以通过绝缘体进入到存储单元,此时完成写入数据。如果要删除存储单元(数据),则要再次施加电压让电子穿过绝缘层,从而离开存储单元。所以,NAND闪存在重新写入新数据之前必须要删除原来数据。
由于数据写入到TLC中需要八种不同电压状态, 而施加不同的电压状态、尤其是相对较高的电压,需要更长的时间才能得以实现(电压不断增高的过程,直到合适的电压值被发现才算完成)。
所以,在TLC中数据所需访问时间更长,因此传输速度更慢。经过实测,同等技术条件下,TLC的SSD性能是比不上MLC SSD的。
什么是QLC? QLC = Quad-Level Cell架构,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 。
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。下面是SLC、MLC、TLC、QLC闪存芯片的区别:
SLC = Single-Level Cell,即1bit/cell,利用正、负两种电荷,一个浮动栅存储1个bit的信息,约10万次擦写寿命。速度快,寿命长,价格贵(约MLC 3倍以上的价格)。
MLC = Multi-Level Cell,即2bit/cell,利用不同电位的电荷,一个浮动栅存储2个bit的信息,约5000-10000次擦写寿命。速度一般,寿命一般,价格一般。
TLC = Trinary-Level Cell,即3bit/cell,利用不同电位的电荷,一个浮动栅存储3个bit的信息,约500-1000次擦写寿命。也有Flash厂家叫8LC,速度慢,寿命短,价格便宜。
QLC = Quad-Level Cell,即4bit/cell。
相对于SLC来说,MLC的容量大了100%,寿命缩短为SLC的1/10。相对于MLC来说,TLC的容量大了50%,寿命缩短为MLC的1/20。