QLC,全盤模擬SLC與公版固件的“罪惡三角貿(mào)易”

QLC SSD能用嗎?在第一代產(chǎn)品已經(jīng)進入市場并且評測已經(jīng)不少的今天,很多人應(yīng)該都已經(jīng)有了自己的看法
的確,HDD級別的緩?fù)鈱懭胨俣扰c只能說夠用的壽命令人擔憂,但是從大部分評測的結(jié)論中來看,似乎也還算能用,再加上一些對SSD某些技術(shù)的誤解,有些人或許已經(jīng)做好了投入QLC懷抱的準備
但是事實上,由于一些技術(shù)特性的存在,QLC遠沒有評測結(jié)論中那么好
要知道QLC到底能不能用,首先要了解QLC技術(shù)
QLC,全稱quadra-level-cell,又可以稱為4-bit MLC,這里要糾正一個錯誤,我們常說的MLC實際代表2-bit MLC,因為MLC的全稱為Multi-level-cell,多層單元閃存,包含2-bit MLC,3-bit MLC(TLC),4-bit MLC(QLC)...
4-bit MLC意為在一個浮柵晶體管中可以存儲4bit數(shù)據(jù)(注意單位bit,字符,一般用于計算容量的單位是字節(jié)也就是byte,例如GB就是吉字節(jié),1byte是8bit)

4bit就是四位二進制數(shù),而四位二進制數(shù)也就是0000-1111代表的是十進制中的0-15共16個數(shù),所以在QLC固態(tài)中的一個浮柵晶體管需要有16個電位來存儲數(shù)據(jù),使得QLC相比TLC的8電位又復(fù)雜了一個層次,這也是QLC速度慢,壽命短的根源
速度慢這一點比較好理解,越是復(fù)雜,越難以搞明白晶體管內(nèi)到底有多少電子。而壽命短的原因在于每一次擦寫,都會有一部分電子再也無法回到晶體管內(nèi),而QLC由于控制電壓多,對電位的偏移更為敏感。(具體可以看看回形針的BV1n4411G7s5這個視頻的1min10s到3min30s)
解決QLC SSD速度問題的方法是SLC cache技術(shù)即模擬SLC緩存
SLC cache就是再大文件順序?qū)懭霑r把QLC模擬為SLC,只讓每一個晶體管存下1bit的數(shù)據(jù),等空閑時再釋放緩存,把這一部分轉(zhuǎn)化為QLC存儲。
這樣能大大提高順序?qū)懭氲乃俣?,也是為什么使用NVME協(xié)議的M.2 TLC甚至QLC SSD的順序?qū)懭胨俣榷伎梢赃_到2000MB/s甚至3000MB/s的
一般的TLC和QLC固態(tài)硬盤都會擁有一定大小的固定SLC cache,例如我自己的西部數(shù)據(jù)SN750 500G的SLC緩存大小是6GB,緩存內(nèi)順序?qū)懭胨俣葹?600MB/s。
部分硬盤還有隨著可用容量的變化而浮動的動態(tài)SLC cache,例如intel P660 2T的緩存大小為24-280GB,也就是說空盤狀態(tài)下的SLC緩存為280GB,隨著硬盤被各種學習資料與娛樂工具填充,SLC緩存會逐漸減小,接近滿盤時只剩下24GB
標題中所說的全盤模擬SLC的意思就是把硬盤中的所有可用空間全部作為SLC緩存
QLC硬盤使用SLC緩存時的順序?qū)懭胨俣鹊拇_夠看(intel 660P 2T的緩內(nèi)順序讀寫速度為1800MB/s),但是緩?fù)獯蠖嗖怀^100MB/s(被機械硬盤吊打的水平),但是在一般使用場景下,數(shù)十GB級別的大文件拷貝并不常見,所以要想體驗到這令人發(fā)狂的速度的確不太容易
而關(guān)于壽命,一直有一部分人這樣算帳:QLC 顆粒的PE有1000次之多,雖然較TLC的3000次少了一個級別,但是一個1T的盤都有1000T的TBW(總寫入量),這塊盤可以用10000天。
這種說法有一個致命的問題,那就是沒有考慮到大容量SLC緩存帶來的大量額外PE
回顧上文中介紹的SLC緩存技術(shù),我們會發(fā)現(xiàn),當浮柵晶體管運行在模擬SLC狀態(tài)時,同一大小的文件會占用QLC模式下四倍數(shù)量的晶體管,而當我們釋放緩存時,這些被用作緩存的晶體管全部被擦除了一遍,同時還要再把這些數(shù)據(jù)寫進QLC模式下的另一部分晶體管
也就是說在使用SLC cache時造成的PE是QLC直寫時的5倍,如果所有的數(shù)據(jù)在寫入時都經(jīng)過SLC cache,那么一塊1T QLC SSD的壽命會驟減至200TBW
這個結(jié)論正好對應(yīng)了SLC cache較大的intel 660P 2T,它的保修正好是400TBW

但是這里有一個例外,三星860QVO,一款SATA QLC SSD,它的1T版保修360TBW
貌似這已經(jīng)超出了QLC的理論壽命,但是注意這是SATA,極速低于600MB/s,也就是它的主控完全有能力同時向SLC cache中寫入和完成QLC直寫,有可能部分數(shù)據(jù)不經(jīng)過SLC cache直接寫入QLC中
同時三星還有自己的RAPID技術(shù),該技術(shù)類似AMD的StoreMI,即動態(tài)地拿出部分內(nèi)存作為SSD的緩存,這極大地減少了不大不小(1G左右)文件的寫入對于SLC cache的使用,進一步提升了壽命
三星本身作為唯一一家從閃存顆粒到主控到固件算法全部自研的廠商,其主控的調(diào)度能力和固件對于寫入放大的控制也較為優(yōu)秀,但這并不是所有SSD廠商都能做到的
QLC SSD的真正問題并不在于這些為大家所品質(zhì)在TLC時代也為大家公認的原廠固態(tài)硬盤,而是那些在TLC時代就經(jīng)常出幺蛾子的使用自封裝顆粒的白片固態(tài)
即使在TLC時代,這些廠商也有過用比原廠固態(tài)低不了多少的價格賣出緩?fù)?00-300MB/s甚至100MB/s速度的硬盤,在QLC時代,誰又能保證不會大量出現(xiàn)緩?fù)?0MB/s全靠著SLC cache續(xù)命
而本身這些標準放低的白片固態(tài)顆粒的壽命又要大打折扣,又有全盤模擬SLC五倍的磨損速度,同時這些硬盤必然會采用低端主控加公版固件這樣既沒有內(nèi)存做緩存的,減少SLC cache使用的技術(shù),也沒有識別是否啟用SLC cache減少磨損的算法,1T版本的寫入量能不能撐到50TBW都是個問題
再加上某些廠商甚至會把QLC硬盤的容量下放到256GB這個級別,例如intel 的660P就有256GB版本,保修50TBW,而如果是白片固態(tài),或許是10TBW,也可能更低
VMOD說過一句話“所有的白片固態(tài)都是垃圾”,在TLC時代我并不完全認同。的確,一些入門級產(chǎn)品的質(zhì)量令人堪憂,但是大部分主流消費級產(chǎn)品都能滿足絕大部分人的日常使用
但是在QLC時代,這真的不一定。雖然不知道128/144層堆棧的下一代NAND顆粒會帶來多大的提升,但是就目前的96層顆粒的能力來說,想要做出一款“能用”級別的產(chǎn)品,真的不再像TLC時代一樣,用著正規(guī)自封裝廠的白片顆粒,低端主控,公版固件就夠了
最終結(jié)論,對于非原廠的QLC SSD,最多可以作為倉儲盤,一定不要購買低容量版本作為系統(tǒng)/游戲盤,因為如果經(jīng)常刪除舊游戲,安裝新游戲,壽命很可能在一兩年內(nèi)就耗盡。而作為倉儲盤,也盡量減少寫入量,否則大概率會成為數(shù)據(jù)毀滅者,資料粉碎機,一朝戒*不是夢
即使是原廠顆粒的QLC SSD,也盡量不要作為系統(tǒng)盤,因為本身QLC的4K讀寫性能就更弱,在使用體驗上不如TLC
總之,QLC技術(shù)的確給SSD帶來了更大的容量,但是它既沒有辦法給我們比HDD更低的單位容量價格,同時也因壽命問題沒法真正作為主力硬盤使用?;蛟S高品質(zhì)的QLC SSD最大的用途還是取代一部分低端TLC,讓原廠固態(tài)在低端市場也具有一定的競爭力