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固态硬盘|从20MB小可爱到100TB巨兽 细数30年固态硬盘进化之路

不知道大伙是否还记得自己的第一个固态硬盘有多大？自1991年闪迪发售第一款商用SSD开始，商用固态硬盘的发展已经在不知不觉间超过了30年 。
每次谈起固态硬盘，总难免要说到颗粒、主控的内容，我们很容易掉进“唯颗粒论”的怪圈，却忽视了这些年来相关技术的发展 。
实际上随着主控与颗粒技术的不断进化，固态硬盘产品早已实现了精细化场景分类，下面我们就从闪存、闪存类型、主控这几个方面来聊聊固态硬盘这些年有哪些改变 。
闪存颗粒 “超进化”：从2D NAND到3D NAND
聊起固态硬盘就有个无法绕开的话题坎，那就是玩家们经常讨论到“颗粒” 。
资深的玩家们应该知道，固态硬盘经常被讨论到的芯片包括主控、闪存和DRAM，而关于颗粒的讨论恰恰又是最高的那个 。
目前被广泛讨论的闪存颗粒其实属于NAND闪存，该类型的闪存自2009年出现在固态硬盘上至今，已经被广泛应用到我们日常使用的个人电脑上 。
NAND闪存的工作方式有个特点，就是如果我们要给已经写入数据的闪存再写入数据，需要先把它的数据擦除，才能重新写入 。
随着被擦出和写入的次数增多，NAND闪存会有耗损，这也是固态硬盘寿命用“擦写次数”来形容的原因 。
早期的NAND闪存都是铺设在平面上的，被称作“2D NAND” 。
举个不太恰当的例子，就像咱们设计停车场的停车位一样，这个停车场能容纳的车位都是有限的，为了应对越来越大的停车（数据存储）需求，那只好做多层的停车场，一层不够那就做二层甚至三层 。
在2D NAND时代，厂商为了尽量利用好有限的面积只有不断用新工艺，但随着串扰等问题导致闪存颗粒不再能单纯依靠工艺进步带来提升，东芝和三星开始押注3D NAND（三星将其称作V-NAND） 。

固态硬盘|从20MB小可爱到100TB巨兽 细数30年固态硬盘进化之路
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【固态硬盘|从20MB小可爱到100TB巨兽 细数30年固态硬盘进化之路】NAND闪存也同理，“2D NAND”的容量是有限的，那就做“3D NAND”，目前镁光已经实现了176层NAND量产，闪存密度以及成本压缩达到了空前高度 。
在不久的未来，192层NAND也即将量产，届时更高容量、成本更低的固态硬盘有望诞生 。
商用闪存类型多样化在争议声中成长的闪存类型：从SLC到QLC
根据工作原理，其数据储存在半导体单元内，其中已经被广泛商用的类型主要有四种，分别是SLC、MLC、TLC、QLC，其中SLC属于1bit/cell，MLC属于2bit/cell，TLC属于3bit/cell，QLC属于4bit/cell 。
这个数值的意思是每个储存单元的数据，比如SLC一个单元只有一位数据，单个储存单元内的数据位数越多，就要求主控控制的精度越高 。
因此SLC颗粒的耐用度P/E（寿命）、速度以及成本都是各类型中最高的，这些参数随着单元内数据的增加而减少，从MLC到TCL再到QLC，未来甚至还有5bit/cell的PLC成为商用产品 。
通过数据对比知道，SLC NAND闪存的擦写次数在10000次以上，MLC NAND闪存的擦写次数在3000-10000之间，TLC闪存的擦写次数在1000-3000之间，QLC NAND闪存的擦写次数在1000次以内 。

固态硬盘|从20MB小可爱到100TB巨兽 细数30年固态硬盘进化之路
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在目前固态硬盘的应用场景中，使用纯SLC NAND闪存的固态硬盘基本面向军用或者商用了 。
而MLC则大多以高端消费级产品和商用产品为主，应付咱们日常使用需求的固态硬盘，TLC NAND足矣，至于QLC NAND闪存的固态硬盘嘛，优点是容量足够大，寿命的短板也可以被部分弥补 。
就拿三星为例，他家的固态硬盘就涵盖了这四种闪存类型，各自的代表分别为采用MLC 3D NAND的三星970 Pro、采用TLC 3D NAND的三星980/三星860 EVO以及采用QLC 3D NAND的三星860 QVO 。
在聊到闪存类型的时候，玩家们常常“意难平”于消费级MLC闪存产品逐渐转向商用，TLC闪存和QLC闪存开始成为消费级主流 。
这个过程的确一直以来都备受争议，但不可否认的是，消费者如今能用更少的钱买到容量更大，性能更高的固态硬盘产品 。
主控芯片大升级：从技术完善，读写速度暴增几十倍
厂商能放心地使用理论寿命更低的TLC和QLC闪存，原因是主控芯片愈发强大，我们能看到大多数固态硬盘参数都离不开主控，比如读写速度快慢、接口协议、TRIM支持、磨损平衡以及垃圾回收机制等 。


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