3.3.2 SLC vs MLC：性能、成本与可靠性 - 花开正当时，十四款120/128GB SSD横向评测

thesea 真实性核验

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发布时间：2012-05-23 18:34 来源：什么值得买

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分类：存储设备

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[导读]：全文浏览 3.3.2 闪存的三六九等：SLC、MLC以及TLC NAND的分类即便同为NAND闪存也有三六九等之分，上面这张金字塔排列就显示了六种不同的NAND闪存，从下到上性能、可靠性依次升高，但是...

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3.3.2 闪存的三六九等：SLC、MLC以及TLC

NAND的分类

　　即便同为NAND闪存也有三六九等之分，上面这张金字塔排列就显示了六种不同的NAND闪存，从下到上性能、可靠性依次升高，但是价格也水涨船高。

超极速SSD是参测SSD中唯一一款使用SLC闪存的，在性能测试中表现非常突出

　　金字塔顶端的是SLC，可靠性、寿命、性能还有价格都是最高的，使用SLC闪存的要么针对不计成本的企业级市场，要么就是做几款产品展示形象的。

　　第二级的是Clear NAND，它的特殊之处在于内建ECC纠错支持，这样SSD主控就不需要ECC处理了，负担就少多了，Clear NAND主要是美光在做。

　　再往下就是MLC的天下了，但是MLC也有很大区别。最好的是Enterprise Synch MLC（企业级同步MLC），可靠性和寿命针对企业级市场做了优化。之后就是Synch/Toggle MLC（同步/反复MLC），其中Toggle MLC多为东芝出品，当然Toggle阵营中也有企业级闪存，与企业级同步MLC对应。

　　SSD中应用比较多的其实还有Asynch MLC（异步MLC），价格便宜量又足，性能也不算差，重点就是消费级市场。

　　金字塔最底端的是TLC，它也很特殊，从前两年就开始嚷嚷相应的TLC SSD，去年11月份OCZ就宣布将在今年推出TLC产品，不过到现在也什么动静，关键的问题就在TLC可靠性太差，性能也低，除了容量提升之外很难有说服人的理由。

　　SLC、MLC以及TLC到底有什么区别呢？

　　继续前面的问题，施加电压会导致浮栅极电位变化，那么施加不同的电压就会有更多的电位变化，NAND闪存单元就可以容纳不同的信号组合，这也就是SLC、MLC以及TLC的区别。

　　这几种闪存的物理结构是相同的，SLC（single-level-cell）是最简单的一种，加电就是1，断电就是0。

　　MLC (multi-level-cell）就是每个cell单元中有多个信号，通过控制不同的电压来实现的，常见的是2个电信号的，它的信号组合有11，01，00，10四种，也就是可储存的容量提升了。

　　TLC（Triple-level-cell）实际上也是MLC中的一种，不过常说的MLC几乎就是特指2个信号位的。TLC每个Cell单元中可荣内的信号更多，有000，001，010，011，111，110，100，101这8种，容量会更大。

MLC会带来容量的增加（图片来源anandtech）

　　提升容量、降低成本是MLC及TLC最大的优点，但是负面影响也很严重。

　　1.MLC性能下降

　　MLC需要更精确的电压控制，program过程所需时间更多，因此写入性能也会大幅下降，理论上只有SLC的1/4；读取，特别是随机读取性能也会受影响，因为需要花更多的时间从四种电信号状态中区分所需数据，读取性能只有SLC的1/3。

SLC与MLC性能对比

　　2.MLC可靠性下降

　　SLC闪存一次P/E循环只需要击穿一次氧化层，而MLC需要不同的电压多次击穿氧化层，物理损害比SLC要严重得多，MLC的写入次数指数级下降，比如SLC的理论寿命是1万-10万次，而MLC的写入寿命上限就只有1万次，而且随着工艺的进步，这个数值还在下降，25nm MLC普遍只有3000-5000次。

　　3.MLC需要更高的纠错

　　由于电压分的更细，MLC在读取数据的过程中需要提高敏感度，不然就容易出现读错数据的可能，也就是说MLC出错的几率增大了，纠错要求也必须随之提高，反应在SSD上就是需要更强的ECC机制。

　　除了上面提到的几点缺陷之外，MLC的漏电流、电压边界位移（voltage margin shifting）现象也增加了，MLC的功耗和发热也更高，这些都是MLC带来的问题，虽然相比前面几个并不算严重。

　　说了这么多MLC的“坏话”，其实也没必要，因为SLC的成本和售价不是谁都能接受的，而MLC带来的好处是极具诱惑力的，它带来的问题可以通过技术手段缓解，至少SSD的主流还是MLC，而且针对企业级应用的MLC在可靠性和寿命上一样有保障。

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