固態(tài)硬盤(pán)的容量要翻身了解即將到來(lái)的PLC閃存

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固態(tài)硬盤(pán)是用電子芯片，即閃存顆粒（圖1）以電信號(hào)擦寫(xiě)記錄存儲(chǔ)內(nèi)容，其最主要的閃存顆粒技術(shù)升級(jí)就是閃存的電信號(hào)的存儲(chǔ)方式升級(jí)，能帶來(lái)“存儲(chǔ)密度”的增加。這些閃存顆粒技術(shù)也從最初始的SLC，經(jīng)歷了MLC、TLC，到如今正在興起的QLC。而我們前面提到的大容量固態(tài)硬盤(pán)時(shí)代，則來(lái)自未來(lái)將取代QLC的PLC閃存顆粒技術(shù)。

具體來(lái)說(shuō)，在這些閃存顆粒技術(shù)中，SLC每個(gè)存儲(chǔ)單元只存儲(chǔ)1bit數(shù)據(jù)，它的性能最好，壽命也最長(zhǎng)。缺點(diǎn)就是成本最高，容量偏低。作為接替者，MLC每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)2bit數(shù)據(jù)，所以同樣的單元數(shù)量下，存儲(chǔ)容量一下就翻倍了，也就是容量/成本比大幅提高。雖然因?yàn)榇鎯?chǔ)方式更復(fù)雜，所以性能和壽命（擦寫(xiě)次數(shù)）比SLC要低，但是對(duì)消費(fèi)者甚至商業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)完全夠用了。

可是MLC的容量極限也很快達(dá)到了，因此又誕生了TLC閃存顆粒，這也是目前主流的固態(tài)硬盤(pán)閃存（圖2），TLC的1個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元可存放3bi t的數(shù)據(jù)，容量再次提升，同時(shí)成本也下降更多。不過(guò)代價(jià)就是性能和壽命進(jìn)一步下降，當(dāng)然通過(guò)控制方式、閃存和緩存的技術(shù)改良，性能和壽命也足以滿(mǎn)足普通消費(fèi)者。

目前正在逐步普及的是QLC閃存顆粒，它的一個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元可存放4bit的數(shù)據(jù)（圖3），比TLC更容易做成超大容量的產(chǎn)品，這也是為什么目前很多新型大容量固態(tài)硬盤(pán)價(jià)格很低的根本原因。截至目前，QLC閃存顆粒已經(jīng)從設(shè)計(jì)之初的300次左右提升到了400次左右的P/E擦寫(xiě)循環(huán)（英特爾閃存顆粒），接近了TLC的正常擦寫(xiě)壽命（600次左右）。由于QLC固態(tài)硬盤(pán)的容量接近同價(jià)位TLC固態(tài)硬盤(pán)的兩倍，例如1TB的英特爾660P（QLC）和760P（TLC）在2月初的電商旗艦店報(bào)價(jià)分別為1699元和1763元，所以把壽命從擦寫(xiě)次數(shù)轉(zhuǎn)換成全盤(pán)可寫(xiě)入的數(shù)據(jù)量就會(huì)發(fā)現(xiàn)，同價(jià)位的QLC固態(tài)硬盤(pán)全壽命可寫(xiě)入數(shù)據(jù)量并不比TLC固態(tài)硬盤(pán)少。

這就是結(jié)束了嗎？不要忘記，目前大家的主流水平就是512GB～1TB容量的固態(tài)硬盤(pán)，對(duì)比同價(jià)位主流機(jī)械硬盤(pán)2TB～4TB的容量是不是還有很大差距？即將到來(lái)的PLC閃存顆粒（圖4）就將解決這一問(wèn)題。

PLC的存儲(chǔ)密度比QLC更高，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以保存5bit數(shù)據(jù)（圖5），舉例來(lái)說(shuō)，使用目前主流的TLC閃存顆粒容量是256GB，同樣的存儲(chǔ)單元數(shù)量下，使用QLC技術(shù)為341GB，使用PLC技術(shù)則可以變成427GB。當(dāng)然，這意味著其對(duì)主控、電路設(shè)計(jì)的要求也更高，因?yàn)镻LC技術(shù)需要主控準(zhǔn)確控制32路電壓，挑戰(zhàn)可謂相當(dāng)大。當(dāng)然了，壽命和寫(xiě)入性能肯定也會(huì)“更差”一些，不過(guò)大容量、大緩存設(shè)計(jì)可以在極大程度上彌補(bǔ)不足，所以無(wú)需特別擔(dān)心。

怎么？還是不放心固態(tài)硬盤(pán)的擦寫(xiě)壽命？好吧，這里筆者可以給出一個(gè)計(jì)算公式（圖6）。了解自己一天大概會(huì)存儲(chǔ)（擦寫(xiě)）多少數(shù)據(jù)，就可以算出你的固態(tài)硬盤(pán)究竟有多少壽命（按照時(shí)間計(jì)算）可用，或者反推出自己希望使用的時(shí)間下，每天可以存儲(chǔ)多少數(shù)據(jù)。計(jì)算公式里那個(gè)“P/E次數(shù)”即擦寫(xiě)次數(shù)，指的是全盤(pán)全部存儲(chǔ)單元完整地擦除和寫(xiě)入一次的次數(shù)（其實(shí)就是擦寫(xiě)固態(tài)硬盤(pán)同容量大小的數(shù)據(jù)，主控芯片會(huì)將數(shù)據(jù)均勻地分配到整個(gè)硬盤(pán)的所有存儲(chǔ)單元中），一般廠商都會(huì)直接提供相應(yīng)的參數(shù)。

在實(shí)際的硬盤(pán)運(yùn)作過(guò)程中，還會(huì)有寫(xiě)入放大、溫度等影響數(shù)據(jù)量、壽命、性能的因素，我們這里給出的計(jì)算公式是一種比較“理想”的工作狀態(tài)。要想讓硬盤(pán)減少意外減壽等問(wèn)題，最好在使用中注意良好的使用習(xí)慣，提供足夠的散熱能力。

PLC的單元存儲(chǔ)容量提升雖然明顯，但并不能帶來(lái)倍增的效果，在閃存技術(shù)之外，芯片制造技術(shù)也是容量提升的重要因素。在固態(tài)硬盤(pán)的顆粒介紹中，我們常?？梢钥吹剿^x x層x x x顆粒的說(shuō)法，其中的x x層就是所謂的堆棧層數(shù)（圖7），一般來(lái)說(shuō)，同樣的條件下，顆粒的容量與采用多少層堆棧呈正比關(guān)系。例如目前的主流堆棧層數(shù)是64層～96層，而PLC的堆棧數(shù)很可能從128層“起跳”，又為它增加了至少3 3%的容量。兩種效果疊加，在PLC時(shí)代獲得成倍甚至數(shù)倍于目前固態(tài)硬盤(pán)的容量，就變成了很輕松的事。