原创 对固态SSD硬盘闪存芯片SLC、MLC、TLC方式的理解

对固态SSD硬盘闪存芯片SLC、MLC、TLC方式的理解

wxleasyland@sina.com

2016.2

一、对比

网上一般都这样说：

SLC即1bit/存储单元，价格贵，速度快，寿命长，约10万次擦写寿命。

MLC即2bit/存储单元，所以容量是SLC的2倍，价格中等，速度一般，寿命一般，约3000～1万次擦写寿命。

TLC即3bit/存储单元，所以容量是SLC的3倍，价格便宜，速度慢，寿命短，约500次擦写寿命。

二、为什么MLC、SLC的速度慢？

SLC只需要区别1和0。直接出结果，速度快。

MLC通过使用4个的电压等级（电荷量），来区分2个bit，即00、01、10、11。写入、读取时需要确认电压（电荷量），我不知道芯片是如何确认电荷量的，但估计应是要耗点时间，所以速度就慢了。

SLC需要8个电压等级。要控制电荷量越细，速度就要越慢些。

三、为什么MLC、SLC的擦写寿命不是按相应容量倍数减少，而是少了非常多？

SLC是10万次，TLC才500次，为什么不是10万次/3＝3万次？

1. 闪存擦写时，TLC是3bit/存储单元，一次要擦3bit，那对于“相同容量”的SSD硬盘来说，TLC的擦写损耗就是SLC的3倍了。

实际闪存擦写时，一次性要对整个页进行擦写。比如一次要擦写4K个存储单元，则对SLC来说，是4K bit，而对TLC来说，就是12K bit了，把其它不需要擦的8K bit也给擦了。这样也增加了损耗。

2. 但擦写次数还是对不上，个人想了以后觉得，存储单元每写入一次，漏电就会增加一点。漏电太多就不能用了。

比如MLC分成1V、2V、3V、4V这四个电压等级。写入4V的电压，结果由于漏电，存储单元只能感应出3V来，那这个单元就不能用了。

而对于SLC来说，4V、3V、2V、1V都是有电压的，都可以用。

而TLC的电压等级分得更多，分成了8个等级，只要稍微漏一点点电，存储单元就不能用了。

所以MLC的寿命远远少于SLC，TLC的寿命远远少于MLC。这是主要原因！

四、也可以推断出，SSD硬盘在失电后，数据保存时间上，SLC长于MLC，MLC长于TLC。

TLC存储单元只要稍微电荷丢失掉一点，存储内容就变掉了，数据就不能用了。用TLC保存数据风险很大。

五、厂家为什么不开发出MLC／SLC两用模式？

在前期芯片比较好时，采用MLC方式；当芯片老化时，改成使用SLC方式。照理是可以实现的技术，比如有的SSD是MLC的，内部可以用SLC模式去跑。

但是，如果要改模式，则原数据全部不能用了，容量减半也不一定够用了。而且厂家巴不得你换新的。所以不现实。

六、关于MLC的芯片采用SLC模式去跑的问题？

当存储的数据比较少时，采用SLC模式去跑。东芝SSD好像传说是这样的。

比如MLC芯片，共有4个单元，每个单元2bit，可装8bit。

数据只装了4bit，占2个单元，那可以把芯片跑成SLC的，每个单元装1bit数据，把4个单元全占用了。这样读写速度就快多了！测试出来的速度指标相当好看。

但是，在相同数据写入总量下，相当于擦写损耗增加了1倍。

而且，擦写损耗是算在MLC模式的，而不是SLC模式的。因为芯片单元最终是工作于MLC模式的（即“跑SLC模式”时不是按照SLC模式的10万次寿命去减寿命）。

所以，牺牲了寿命，来得到更快的速度。好像不划算，因为MLC的速度已经够我们用了，这时还是寿命比较重要。

七、缓存RAM

缓存RAM能减少硬盘闪存的写入次数，有缓存的SSD肯定比没有的要好。这个用脚趾头想就会知道，不要听厂家乱鼓吹。东芝SSD好像就没有缓存。

八、结论

所以，在MLC技术比较成熟的情况下，采用MLC是性价比最高的。

芯片原理决定了即使是杂牌的MLC，也比品牌的TLC要耐用。

另外，不要买没有缓存、会跑SLC的SSD。