最新SSD固态硬盘颗粒QLC、SLC、MLC、TLC详解
概要
本文从SSD结构出发，详细介绍NAND闪存芯片QLC、SLC、MLC、TLC之间的区别、各自的优缺点以及其适用的人群。
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目录
一、剖析SSD
二、什么是NAND闪存
三、单层单元（Single Level Cell，简称SLC）
四、多层单元（Multi Level Cell，简称MLC）
五、三层单元（Triple Level Cell，简称TLC）
六、四层单元（Quad-level cells，简称QLC）
七、总结
八、四种闪存类型的固态硬盘价格
任何尝试过SSD的人，无一不能向您证明SSD领先于传统HDD的优点，伴随着应用程序的加载速度更快、整体效率更高，以及更强的耐用性与稳定性，毫无疑问，SSD终将会成为每一台家庭计算机中的标配。但您是否曾经想过，在同等容量下，为什么某些SSD比其他其他更贵？正如高性能赛车一样，这一切都是关于引擎盖下的学问。
2019最新更新：以往SSD均采用SLC、MLC、TLC芯片架构，而TLC则比较普遍。但科技迅猛发展，用户的需求也日益增长，如今一款新型闪存芯片QLC已面世。QLC（四层单元）的容量更大，价格也更便宜。想要了解更多相关细节，请继续关注QLC（四层单元）的详细信息。
剖析SSD
在详细分析这个问题前，我们可能需要先了解一下SSD的内部构造：
A.?NAND闪存：SSD储存数据的部分，以非易失性，即断电后仍能保存数据的内存块。
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B.?DDR内存：少量的易失性内存（需要电源来维护数据）用于缓存未来访问的信息。
C.?主控芯片：连接NAND闪存与计算机之间的主要电子组件。
什么是NAND闪存？
NAND闪存是比传统硬盘驱动器更好的存储设备，它使用的是非易失性存储技术，即断电后仍能保存资料的存储设备。
NAND闪存由多个以（bit）为单位的单元构成，这些位通过电荷被打开或关闭，如何组织这些开关单元来储存在SSD上的数据，也决定了NAND闪存的命名，比如单层单元（SLC）闪存在每个存储单元中包含1个位。
由于SSD电路板规格具有行业标准尺寸，因此同样的单元物理空间下，多层单元（MLC）能使容量翻倍，三层单元（TLC）更能使容量变为三倍，基于这种发展，为SSD趋向大容量开辟了道路。在性能、体积的优势基础上，NAND闪存目前发展的方向便是降低每比特存储成本、提高存储容量，因此就有了后来的四层单元（QLC），每个存储单元有4个bits的格式。
但是，并非单元层数越多就越好，不同层级的单元NAND闪存有不同的特点，您可以通过下面对SLC、MLC、TLC、QLC的介绍，了解自己对不同NAND闪存的基础需求，选择适合自己的SSD。
单层单元 - SLC多层单元 - MLC三层单元 - TLC四层单元 - QLC
单层单元（Single Level Cell，简称SLC）
单层单元闪存俗称SLC，这种类型的闪存在读写数据时具有最为精确，并且还具有持续最长的数据读写寿命的优点。
SLC擦写寿命约在9万到10万次之间。这种类型的闪存由于其使用寿命，准确性和综合性能，在企业市场上十分受众。但由于储存成本高、存储容量相对较小，在家用市场则不太受青睐。
优点：
- 读写速度最快的NAND闪存芯片规格。
- 与任何其他类型的闪存相比，擦写寿命和读写循环的周期最长。
- 读取/写入错误的发生几率更小，并可在跨度更大的温度范围内正常运行。
缺点：
- 市场上最昂贵的NAND闪存类型。
- 通常只有较小的容量。
建议使用对象：?需要大量读取/写入周期的工业级负载，例如服务器。
多层单元（Multi Level Cell，简称MLC）
多层单元俗称MLC，它的命名来源于它在SLC的1位/单元的基础上，变成了2位/单元。这样做的一大优势在于大大降低了大容量储存闪存的成本，因为闪存作为SSD的核心，其生产成本通常都会反映在SSD的价格上并最终转嫁到消费者的身上。
对于消费类SSD，凭借相对合理的容量/价格比，MLC闪存是家庭计算机的首选，虽然擦写寿命只有约1万次，但对于家用级别来说已经十分足够。
优点：
- 扩展的SSD的容量，也拥有合理的性价比。
- 比TLC闪存表现更加稳定。
缺点：?不如SLC闪存那般耐用可靠。
建议使用对象：?较频繁地使用计算机的用户或游戏玩家。
三层单元（Triple Level Cell，简称TLC）
TLC闪存是闪存生产中最低廉的规格，其储存达到了3位/单元，虽然高储存密度实现了较廉价的大容量格式，但其读写的生命周期被极大地缩短，擦写寿命只有短短的500~1000次，同时读写速度较差，只适合普通消费者使用，不能达到工业使用的标准。
优点：?较低的生产成本开启了廉价大容量SSD市场。
缺点：?? 与SLC、MLC相比，TLC储存单元的擦写寿命要短得多。 ? 理论上读写速度与SLC、MLC相比最慢。
建议使用对象：?对存储需求不大的轻度使用需求的计算机用户，比如只使用上网、邮件等简单功能的上网本、平板。
四层单元（Quad-level cells，简称QLC）
QLC每个单元可储存4bit数据，跟TLC相比，QLC的储存密度提高了33%。QLC不仅能经受1000次编程或擦写循环（与TLC相当，甚至更好），而且容量提升了，成本也更低。
优点：?QLC总成本更低，进行存储时依靠更少驱动器来实现。此外，QLC还具有更多容量，储存密度高，从而获得更好的效益。
缺点：与SLC、MLC相比，QLC的性能和写入寿命有所降低，但与TLC相当。
建议使用对象：?比较适合把QLC SSD作为数据仓库的用户。如果你对数据存储量的需求较大、平时对计算机进行轻度使用（写入操作少）、或者追求较低价格，建议选用QLC。
如果你担心QLC寿命以及读写速度的问题，相信以下信息能帮你解决疑惑并化解忧虑。
1、QLC寿命得到延长
前几年外界预测QLC（四层单元）可擦写寿命仅有100-150次，有很多用户都担心QLC不耐用。但后来美光、东芝等品牌商均表示3D QLC闪存能经受1000次擦写，比外界预测的寿命多了十倍。其实，QLC的擦写寿命有所延长要归功于3D NAND。
一般来说，采用更先进的制作工艺能显著提升SSD的存储容量，但是SSD的寿命会变短。如今有一种新型的3D NAND技术，一方面能让固态硬盘的寿命不变，另一方面能让固态硬盘获得更大容量。该技术的概念其实非常简单：不同于将存储芯片放置在单面，3D NAND技术可以把存储单元堆叠最高32层。这样一来，单个MLC存储芯片上可以增加最高32GB的存储空间，而单个TLC存储芯片可增加48GB。
不过QLC固态硬盘的寿命有限，仍然比不上SLC和MLC存储芯片。在此，建议大家尽量不要把QLC固态硬盘作为下载盘，作为数据仓库则会更加合适。
2、QLC固态硬盘的读写速度并不会很慢
目前已有知名品牌厂商公布了自家QLC固态硬盘的读写数据。从数据来看，QLC固态硬盘的运行速度还是不错的。
| SSD品牌与型号 | 持续读取速度 | 持续写入速度 |
|---|---|---|
| 英特尔660p 542GB QLC SSD | 1500 MB/s | 1000 MB/s |
| 英睿达P1 500GB QLC SSD | 1900 MB/s | 950 MB/s |
当然，固态硬盘掉速的情况时有发生。随着新一代闪存类型的出现，旧款会逐渐被淘汰，而新一类闪存会得到更多支持，这种情况也是不可避免的。不过即使QLC固态硬盘出现掉速的情况，其性能还是优于传统的硬盘。总的来说，QLC固态硬盘并不糟糕，其性价比还是不错的。建议在选购时多关注品牌、产品质量、质保和价格等。
总结
通过以上的对比分析，你应该对SLC、MLC、TLC、QLC NAND闪存之间的差异有了一定的了解，对于为什么某些同等容量的SSD会显著高于同类产品也应该具备一定的洞察力，通过下面的对比表格，你可以更加直观地看到它们之间的差异。
|
Flash类型 |
SLC单层单元 |
MLC多层单元 |
TLC三层单元 |
QLC四层单元 |
|---|---|---|---|---|
| 擦写寿命 | 90,000-100,000 | 8,000-10,000 | 500-1000 | 1000 |
| 每个单元的位数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 写入速度（星星越多表示写入速度越快） | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ |
| 耐用度（星星越多表示耐用度越高） | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ |
| 价格（星星越少表示价格越低） | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★☆☆☆☆ |
| 适合人群 | 工业/企业 | 普通消费者/游戏玩家 | 轻度消费者 | 数据存储量大的用户 |
此外，大家都说SSD功耗低，那不同闪存类型的SSD效能是否一致？以下是关于SSD读写一小时的耗电量供大家参考。
| SSD品牌与型号 | 闪存类型 | 读取功耗 | SSD读取时的耗电量（1小时） | 写入功耗 | SSD写入时的耗电量（1小时） |
|---|---|---|---|---|---|
| 西部数据S240G1G0A 240GB | SLC | 2.000 W | 0.002000 kW·h | 2.5 W | 0.002500 kW·h |
| 三星970 PRO 512GB | MLC | 5.200 W | 0.005200 kW·h | 5.2 W | 0.005200 kW·h |
| 金士顿A1000 480GB | TLC | 0.458 W | 0.000458 kW·h | 0.908 W | 0.000908 kW·h |
| 英特尔SSD 660p 542GB | QLC | 0.100 W | 0.000100 kW·h | 0.1 W | 0.000100 kW·h |
其实，SSD的耗电量会因不同的品牌、型号、闪存类型、读写功耗等因素而不同。就以上参考型号为例，TLC与QLC SSD的读写效能比SLC与MLC的要低，但整体上SSD耗电量还是比较低，基本可以忽略不计。
四种闪存类型的固态硬盘价格
以上给大家详细介绍了SLC、MLC、TLC以及新诞生不久的QLC，你可以参考以上建议并结合个人实际需求来选购合适的SSD。接下来我们提供比较热门或最新的SSD以及其售价供大家参考。固态硬盘的价格会因不同的品牌、型号、容量、闪存类型等因素而不同。
| SSD品牌与型号 | 闪存类型 | 亚马逊售价($) | 美元/GB存储量 |
|---|---|---|---|
| 西部数据S240G1G0A 240GB | SLC单层单元 | $42 | $0.18 |
| Silicon SP240GBSS3S56B25AZ 240GB | SLC单层单元 | $89.99 | $0.37 |
| 三星970 PRO 512GB | MLC多层单元 | $167.99 | $0.33 |
| 金士顿KC1000 480GB | MLC多层单元 | $204.99 | $0.43 |
| Intel DC S3520 480GB | MLC多层单元 | $320 | $0.67 |
| 金士顿KC400 512GB | TLC三层单元 | $99.99 | $0.2 |
| 英特尔Intel 600P M.2 2280 512GB | TLC三层单元 | $100 | $0.2 |
| 雷克沙Lexar NS100 480GB | TLC三层单元 | $85.99 | $0.18 |
| Intel SSD 660p 542GB | QLC四层单元 | $89.99 | $0.17 |
| Crucial P1 500GB | QLC四层单元 | $89.99 | $0.18 |
| ADATA SU630 480GB | QLC四层单元 | $57.99 | $0.12 |
表格中的数据来源于亚马逊平台（2019年1月）
总的来说，如今大多数SSD采用MLC和TLC，是目前比较普及的民用级硬盘；虽然SLC稳定性更好，但不如MLC和TLC普遍。而QLC是新萌生的闪存类型，目前陆续上架，其价格也比较适中，相信往后会更加普遍。以上Intel、crucial、ADATA三款QLC固态硬盘是不久前发布的，建议大家可以继续密切关注QLC SSD的最新动态。