TLC与QLC谁是未来

前言

TLC与QLC一直是争论的两种技术，主要区别在于可靠性、成本、性能三方面，也是消费者选购SSD的时候特别注意的技术之一。

TLC（Triple-Level Cell）和QLC（Quad-level-Cell）指的是SSD存储数据的方式，分别是“三层存储单元”和“四层存储单元”。三层存储单元指的是每个存储单元可以存储3位二进制数据，通过8种电压状态存储数据；四层存储单元指的是每个存储单元可以存储4位二进制数据，通过16种电压状态存储数据。

区别

可靠性

TLC相对于QLC，因为其复杂程度的不同，在寿命、稳定性存在差异。TLC由于每个存储单元存储电压的状态相对较少，其制造难度和状态保持的难度相对较低。QLC由于每个存储单元存储的电压状态相对较多，其制造难度和状态保持的难度相对较高。

就普遍而言，使用QLC技术的SSD寿命和稳定性往往不如使用TLC技术的SSD。通常来说TLC普遍的P/E（可编程次数）大约在3000次，QLC普遍的P/E（可编程次数）大约在1000次。

但是可靠性除了使用的技术区别之外，固件与主控以及厂商的QC也是其主要影响之一。SLC Cache技术会存在写入放大，如果固件调教不好会增加P/E次数从而影响寿命。主控的ECC纠错能力同样影响，当存储单元的存储状态发生自然改变的时候，主控是否能够复原原来的数据状态。对于厂商而言，从数十万片NAND颗粒中检测颗粒的好坏以及生产过程中对于流程的规划把控也是影响可靠性的因素之一。

性能

TLC与QLC在性能上的区别体现在读写速度、缓存策略、随机访问能力上。由于TLC技术更为成熟而且存储方式更为简单，在其主控以及固件没有明显差距的情况下，正常的TLC普遍强于QLC。QLC的性能劣势是全方位，无论是读还是写都不如TLC，以长江存储的232层 3D QLC单Die的性能通常在200MB/S的顺序读以及100MB/S的顺序写（无SLC Cache干扰）。

除此之外，采用SLC Cache的固态会遇到写惩罚，进入写惩罚的SSD会面临大量的“R-E-W（读-写-改）”对于采用QLC技术的SSD来说，处于该状态会导致性能大打折扣。

为了能够更精确的控制存储单元的存储状态，QLC技术的SSD主控会面临大量的任务处理（例如：增量步进脉冲编程ISPP技术），对于主控性能开销很大，显著增加写入延迟。这对随机访问性能造成很大的影响，在写4KB小文件时候感知明显。

对于使用场景，综上所述，使用QLC技术的SSD在面对70%的读以及30%写的场景下会出现严重的性能下降的问题。主控一方面要精确读取和控制存储单元的状态，并因为QLC NAND存储数据的时候通常没有TLC NAND稳定，在读取数据的时候对于时间和电压的控制要求更为严格，使得主控要面对更多的ECC纠错任务以及时间（tR）的控制。综上所述，使得其在读取和写入的混合场景下表现不佳。

成本

TLC（Triple-Level Cell）与QLC（Quad-Level Cell）在成本上的核心区别主要体现在单位容量成本、生产工艺、市场定位及长期使用成本上。

QLC颗粒的单位成本比TLC颗粒降低33%，这使得在相同容量下的成本更低，在生产过程中，QLC的存储密度更高，使得在相同芯片面积下的存储容量更大。

QLC颗粒的生产工艺要求更为严格，早期的消费级QLC硬盘主要型号来自于Intel的660p。随着目前在市场的逐渐应用，其技术难题和制造成本逐步攻破，QLC相对于TLC在价格上的差距越来越大。例如：金士顿的NV3 2TB价格为600-700RMB，TiPlus7100 2TB价格为800元，相差20%左右。

对于QLC的SSD来说，避免大量的读写可以显著提高使用寿命，频繁的P/E会降低寿命，缩短使用时间。TLC的官方保修寿命通常比QLC要长，这点也要注意。