SLC、MLC、TLC和QLC这几种存储颗粒的区别

存储单元是硬盘的核心元件，选择SSD实际上就是在选择存储颗粒。下面介绍下SLC、MLC、TLC和QLC这几种存储颗粒的区别。

由于NAND闪存颗粒中存储密度存在差异，所以NAND闪存又分为SLC、MLC、TLC和QLC。QLC容量大，但性能也变差了。NAND闪存是一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据。它的发展目标就是降低每比特存储成本、提高存储容量。

SLC：每个Cell单元存储1bit信息，也就是只有0、1两种电压变化，结构简单，电压控制也快速，反映出来的特点就是寿命长，性能强，P/E寿命在1万到10万次之间，但缺点就是容量低而成本高，毕竟一个Cell单元只能存储1bit信息。

什么是P/E寿命？

完整的一次P/E循环就是NAND的写入循环，SSD要想写入数据就需要恢复默认电位，也就是以“擦除”为前提。

比如硬盘容量120g那么擦写120g一次就是一个pe 能写多少次120g就是几个pe

MLC：每个cell单元存储2bit信息，需要更复杂的电压控制，有00,01,10,11四种变化，这也意味着写入性能、可靠性能降低了。其P/E寿命根据不同制程在3000-5000次不等。

TLC：每个cell单元存储3bit信息，电压从000到001有8种变化，容量比MLC再次增加1/3，成本更低，但是架构更复杂，P/E编程时间长，写入速度慢，P/E寿命也降至1000-3000次，部分情况会更低。寿命短只是相对而言的，通常来讲，经过重度测试的TLC颗粒正常使用5年以上是没有问题的。

QLC或者可以叫4bit MLC，电压有16种变化，但是容量能增加33%，就是写入性能、P/E寿命与TLC相比会进一步降低。具体的性能测试上，美光有做过实验。读取速度方面，SATA接口中的二者都可以达到540MB/S，QLC表现差在写入速度上，因为其P/E编程时间就比MLC、TLC更长，速度更慢，连续写入速度从520MB/s降至360MB/s，随机性能更是从9500 IOPS降至5000 IOPS，损失将近一半。

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举个例子：我们假设1bit的数据是一辆小汽车，那NAND闪存就是几种不同类型的停车场。

SLC闪存的停车场一次只能停一辆车，这辆车来去自如，效率很高，也不容易出现错误，但由于停车场的使用效率不高，所以寿命长，成本相对较高。

MLC一次可以停放两辆车，这就需要调度，速度就会稍慢，但空间使用率提高了，所以寿命也会变短一点。

TLC属于三辆车可以同时停在同一个停车场，车辆进出的调度也就更复杂，速度稍慢，容易出现错误。因为多次使用，寿命就更短。QLC是一次可以停放4辆车，同理，能停放的车辆多了，成本自然是降下来了，不过寿命也会相应减短。

虽然可靠性会有降低，但是随着NAND技术的进步，P/E寿命是会提升的，之前TLC已经得到验证，相信QLC也会如此。所以QLC若是大规模量产，那SSD的写入速度将可达到200-300MB/s左右，而且5000+的随机写入性能依然高于HDD硬盘，容量也可达到10-100TB的数量级。

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本文参照以下文章改写
原文链接：https://blog.csdn.net/shicifang/article/details/87879972