• 快科技
  • 中文科技资讯专业发布平台
我们都冤枉QLC了!看完秒懂
2019-01-23 06:46:31  出处:太平洋电脑网  作者:兽王/柒十一 编辑:振亭   点击可以复制本篇文章的标题和链接

最近大家都升级了多大的SSD硬盘了?

由于去年NAND闪存价格由涨转跌,SSD价格也应声下滑,240/256GB容量的SSD甚至可以做到199块,500/512GB容量的也能做到400块以内,再也不需要用120GB容量的SSD硬盘紧巴巴地凑合用了。

随着今年QLC闪存的量产,NAND闪存的价格预计还会再跌50%,年底普及1TB大容量SSD有戏了。

在2019年,QLC闪存预计会占到市场产能的1/3左右,虽然还不会取代TLC的地位,但是今年QLC闪存势必会在市场掀起一场波动。

因为份额不断增加的同时,大家对QLC以及占据主流地位的TLC闪存其实还有不少误解,以讹传讹的信息会误导不少小白玩家,比如我们之前文章中的评论区就有很多玩家对NAND闪存有诸多误解,我们今天就打算着重给大家谈谈这些误解了。

误解1:QLC闪存P/E寿命只有500次,所以可靠性差?

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

围绕QLC闪存争议最大的就是可靠性问题了,因为很多人了解过NAND闪存原理之后就知道NAND闪存有SLC、MLC、TLC及现在的QLC闪存了,这几种闪存基本的特色及优缺点大家也多少了解一了。

正常来说性能&可靠性是SLC>MLC>TLC>QLC价格的话则是反过来QLC最便宜,SLC闪存是最贵的,所以目前SLC闪存基本上消失了,不论消费级还是企业级应用中都少见SLC闪存了。

由于技术原理所致,QLC闪存确实存在先天性的可靠性降低问题,具体到指标上就是P/E擦写次数不断下降,SLC闪存的P/E寿命高达1万到10万次,MLC闪存之前也有5000~1万次的寿命。

到了TLC时代就剩下3000次左右,QLC更差,是500~1000次,所以大家就会认为QLC的可靠性很差了。

对于P/E次数,很多人并不了解的是P/E次数并不是固定的,随着技术的提升及NAND闪存的改进,P/E次数是会变化的,而且是往好的方面提升,寿命是会增加的。

QLC闪存500次的说法最早源于前几年东芝QLC试验中的数据,不过去年美光发布企业级QLC硬盘时,给出的P/E次数是1000次。

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

退一步说,即便QLC闪存真的只有500次P/E寿命,以1TB容量的硬盘为例,每天日常使用的写入量大概是20GB,再夸大一点算作50GB,写入放大率也往大了算,算作2.0,那么1TB容量的QLC硬盘可以使用的时间=500x1000/(2x50x365)=13.7年。

对写入量多的人来说再翻倍到100GB每天,那么也能用7年左右,这已经远远超过普通SSD硬盘的质保时间了。如果是2TB的SSD,那可用时间更是要翻倍了。

只算P/E次数的话,其实500次已经足够很多人用了,别说现在的QLC实际能达到1000次水平了。不过大家担心的问题除了P/E次数,还有就是写入大半容量之后,SSD掉速以及空间不足导致的频繁擦写特定区域的问题。

误解2:如果已经写入80%固定文件,是不是剩下的20%会被不断擦写从而提前损坏?

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

坦白说,都9102年了还有人担心SSD硬盘会笨到“”逮住一只羊薅羊毛,这种观念还真让人有点意外。

因为早在SSD硬盘发展初期,这个问题就被主控、算法解决了,这么多年不再重复提及是因为耗损平衡(wear-leveling)早已经是SSD硬盘的基础功能了。

即便你写入了80%容量的数据,剩下的20%空间也不会频繁被写入数据,SSD主控依然会将数据辗转腾挪,保证每个闪存核心都是差不多的写入次数

耗损平衡也会分为不同的技术类别,有静态耗损平衡、动态耗损平衡之分,其中静态耗损平衡效果是最好的,不过具体使用哪种方案看主控的选择了。

与之类似的还有垃圾回收、TRIM、坏块管理、错误纠正(之前用ECC现在多是LPDC)等等,这些技术早已经成为SSD硬盘的基本能力,资历老的玩家可能还记得SSD硬盘以前连支持微软TRIM都不一定做到,但是现在几乎没有不支持TRIM的SSD硬盘了。

误解3:QLC实际寿命可能不到理论三分之一,厂商标称的P/E次数会坑人?

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

前面已经算过了,即便是500次P/E寿命,实际上也是足够用很多年的,但是在大部分人的眼里,商业公司为了骗人是什么敢说的,万一他们说的P/E次数是坑人的呢,实际值不到理论值1/3的话,那我们岂不是要被骗了?

这个朋友的担心不无道理,厂商为了利益有骗人的动机,但是另一方面厂商如果在这些数据上造假也会面临严重的法律后果,所以不要动不动就阴谋论。

实际上厂商公布出来的P/E寿命是他们承诺的最低值,远不是NAND闪存的真正寿命,换句话说真正的寿命只会比标称P/E值更高,有的时候还会高出很多。

SSD硬盘的实际P/E寿命高于标称值早就不是新闻了,前几年就有过很多类似的测试了,在20nm MLC时代,Anandtech网站就以英特尔335系列SSD为例做过测试,当时标称的P/E值大概是3000次,实际模拟测试之后P/E次数超过6000次了,而且SSD依然在正常使用中。

影驰公司前不久也公布过一项测试,他们在One系列240GB硬盘上做的耐久度测试达到了715.5TB,换算下来P/E次数达到了大约3000次,这是一款3D TLC闪存的硬盘,标称P/E次数大概是2000次左右,寿命高出50%以上

误解4:QLC闪存会取代TLC,TLC/MLC闪存消失

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

从之前的发展过程来看,MLC闪存取代了SLC闪存,TLC闪存也取代了MLC,现在已经是市场上份额最高(超过50%了)的NAND类型,现在QLC闪存出现了,很多人认为QLC闪存会取代TLC闪存,以为也会重复这个过程,但实际上并不是,QLC闪存即便大规模应用了,也不会取代TLC闪存,更不会取代MLC闪存

这是QLC闪存的特性决定的,我们之前的文章中已经解释过了,NAND厂商目前对QLC闪存的定位是取代HDD机械盘,而非TLC闪存。

大家可以注意下,不论美光、英特尔还是东芝、西数,首发QLC闪存的时候都是把QLC闪存用于企业级市场的,消费者反而是后推出的,这点跟之前并不一样。

这次之所以有这样的变化,就是因为NAND厂商把QLC闪存的硬盘定位于大容量数据盘,取代的是企业级中HDD硬盘的地位。

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

如上图所示,企业级、数据中心市场对硬盘阵列的容量、性能、功耗乃至空间的要求够很高,如果是HDD硬盘,需要12块8TB硬盘才能组成100TB级别的阵列,多盘并行的速度有3000MB/s,但是随机性能就只有2K IOPS,待机功耗高达96W,而且12个硬盘占据的空间也很大。

一旦换成QLC闪存,单盘容量就可以做到100TB(暂时还不行,但未来一两年就可以了),速度也有3000MB/s,而且随机性能高达50K IOPS,是HDD硬盘的25倍,同时功耗低至0.1W,占用空间也会大大减少

这只是一个例子,但已经说明了QLC硬盘的定位,那就是取代HDD硬盘而非TLC/MLC硬盘,因为QLC的容量、成本是其最大优势,连续性能不一定比HDD高很多,但随机性能依然是秒杀HDD硬盘的存在。

未来消费级市场上也是如此,QLC闪存可以轻松作出廉价的大容量数据盘,由于先天特性限制,QLC硬盘的写入速度不会很高,非缓存状态下真实写入性能可能也就100-200MB/s,没比HDD好多少。

但随机性能依然远胜HDD硬盘,而且容量也达到4TB以上,日常使用中用作数据盘也足够了,担任系统盘的则是PCIe通道的MLC或者TLC硬盘,也就是说未来大家的硬盘系统是QLC、TLC/MLC共存的,不是取代,而是互相协作,发挥各自的优势。

误解5:SSD硬盘一代比一代烂,性能在倒退?

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

从SLC、MLC到TLC、QLC,由于技术原理的限制,不同类型的闪存性能、可靠性确实是在下降的,但是综观SSD硬盘以及NAND闪存这10年来的发展,不说容量越来越大,性能、可靠性、性能实际上是在不断提升的,这听上去让部分玩家不满意,但这是事实

从SLC到QLC,这些升级过程其实是不同类型的选择,并不能称之为技术上的倒退,大家更应该看到的是当年做SLC是因为当时的技术限制只能做到SLC的水平,技术不断进步了才有可能做出来MLC、TLC再到今天的QLC。

QLC在容量增加、成本降低的同时,技术上的缺陷就是性能(相对)降低了,但是绝对性能是在不断增长的

举例来说,五年前三星的主流SSD还是840 Evo,使用的是19nm TLC闪存,最低容量120GB,读取速度520MB/s,写入速度410MB/,随机性能是94K IOPS、35K IOPS。

如今SATA产品中,三星的新品是860 QVO,使用的是QLC闪存,最低容量都是1TB,读写速度550/520MB/s,随机性能97K、98K IOPS,而且起价也在120美元左右,算算这个提升是多大吧。

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

当然,SATA硬盘因为接口限制,读写性能是没提升空间了,如果考虑到NVMe硬盘,三星970 PRO系列的硬盘读取速度都达到3.5GB/s,写入也有2.7GB/s,370K、500K的随机性能更强大,性能比五年前的高端SSD强得多了

对普通人来说,这么多年来NAND最大的变化实际上是让大家能够承受得起容量越来越大SSD硬盘了,从当初核心容量32Gb到现在的512Gb甚至1Tbi,SSD的单位容量成本急剧下降,之前每GB价格高达10美元以上,现在每GB大概是0.1美元了,国内差不多是1元/GB了,部分产品甚至能做到每GB不到7毛钱,白菜价了

总结:NAND闪存可靠性不是单一原因所致

对于NAND闪存的可靠性问题,这其实是个非常复杂的话题,多年来业界一直在讨论SSD可靠性问题,SLC/MLC/TLC/QLC的类型区别确实是个主要因素,但可靠性从来不是单一因素所致的。

说MLC比TLC可靠、TLC比QLC可靠需要站在同一基础上,但现实情况中真正影响NAND闪存可靠性的因素多了,原片、白片、黑片导致的差异其实比SLC/MLC/TLC/QLC大多了。

有关原片、白片、黑片的话题也是争议很多了,这三者的区别简单来说就是NAND厂商质量控制要求不同的区别,原片有复杂、严格的测试流程保证质量。

但是价格肯定是最高的,白片价格便宜30%以上,但质量可能有瑕疵,也可能运气好不会遇到问题,而黑片就更没法保证了,但是因为淘汰的边角料更便宜,成本极低。

总之,今天说了这么多,主要是针对大家在NAND闪存认知上的一些误解做个解释,不论是TLC闪存还是QLC闪存,都经历过有关性能、可靠性及价格上的长期争议。

如今QLC闪存受到质疑只不过是在重复当年TLC闪存刚问世时的遭遇而已,并不新奇,希望大家不要被单一因素迷惑了。

我们都冤枉QLC了!看完秒懂

微信公众号搜索" 驱动之家 "加关注,每日最新的手机、电脑、汽车、智能硬件信息可以让你一手全掌握。推荐关注!【微信扫描下图可直接关注

文章价值打分
当前文章打分0 分,共有0人打分
文章观点支持

+0
+0