2024年4月7日发(作者：三星note7爆炸真实原因)

全面了解tlc闪存,TLC为什么寿命短

在过去的有关固态硬盘的评测中，Anand网站都提及固态硬盘对系统性能提升最为明显。既然如此，

我们为什么还要使用普通硬盘呢？很明显价格才是真正的原因。和普通硬盘相比，固态硬盘的价格还是高

居不下（特别是泰国洪水之前）。因此，对很多人而言，选择固态硬盘并不算是十分明智的选择。

花费700美元买一块512GB容量的固态硬盘听起来够疯狂的，因为一块相同容量的普通硬盘的价格

50美元都不到！64GB和128GB这些小容量的固态硬盘可以分别以100美元和200美元买来，但是除

了固态硬盘你最好还得再配块普通硬盘，否则这么小容量的固态硬盘根本存贮不了多少东西。如果你的电

脑是台式机，那么固态硬盘+普通硬盘的组合并不是什么大问题。但是大多数笔记本电脑却只有容纳一块

2.5英寸的硬盘（除非你选择把光驱的也改造成硬盘。）。固态硬盘的价格已经开始下降，但是如果按照

这样的下降速度，恐怕要想在沃尔玛买到一块配置一块容量可观的固态硬盘的399美元的电脑，您还得等

上几个年头！

大多数情况下，固态硬盘是通过NAND核心（die)缩小来实现成本下降的。这个过程和CPU制作工

艺相同：采用更小的生产工艺，比如从34纳米到25纳米制程。在闪存生产过程中，这意味着你可以增加

每个核心的密度。与此同时，相同的容量下核心会更小，着意味着每一块晶圆能够生产更多NAND核心。

缩小核心可以有效的降低成本，但是进程更新换代需要时间，并且这也需要价格不菲的成本。当新制程成

熟后供求平衡后，价格就开始下降了！

正是由于核心缩小对于降低固态硬盘价格的影响相对缓慢，任何想把大容量固态硬盘变成主流产品的

厂商都必须从别的方面想办法。而“三层存储单元”（Triple Level Cell，下文简称TLC）闪存正是厂商们

想出来降低固态硬盘成本的方法之一。

TLC不是通过缩小核心来增加密度/容量，而是通过增加存储单元的存储数量。在我们网站一篇名为“固

态硬盘文章选集”的文章里,ANAND讲述了单层存储单元(SLC)和多层存储单元(MLC)的工作原理，其实

TLC的工作原理和它们几乎相同，只不过是某些产品细节方面多走了一步而已。一般说来，当有电流通过

存储单元并且持续增加电压，当达到某一数值的时候，存储单元变从“关闭”的状态变成“开”的状态。这就

是SLC闪存工作原理，没个存储单元存储一比特数据。MLC闪存使用的每个存储单元采用2比特数据。

这种情况下，存储单元不是只有两种电压状态（0和1），而是有四种（(00, 01, 10, 11)）。TLC则是

采用了每个存储单元存储3比特数据，从而有8种电压状态(000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, and

111)。我们将会在下一页文章里详细介绍电压状态以及工作原理。

尽管这三种技术工作原理相同，但是有一点最重要的区别。让我们来看一下当存储单元数据量发生变

化时NAND array将会发生怎样的变化。上面这张图表是一个NAND array，160亿个晶体管。（每个

晶体管作为一个存储单元，16Gb的存储量。）这个NAND阵列可以使用这三种技术。实际上晶体管数量

相同，但是使用SLC技术，最终产品是16Gb的容量。而使用MLC技术最终产品容量为32Gb,使用TLC

技术的产品容量为48Gb。

除此之外，TLC还有和其他两项技术不同的地方。硬盘容量一般都是2的N次方。（2,4,8,16以此

类推。）但是48却不是2的N次方。为了能够找到一个是2的N次方的数值，最初的NAND阵列的容

量也必须缩小。在我们的这个例子里，32Gb容量的三层存储单元固态硬盘的NAND阵列必须为10.67Gb。

但是由于采用TLC的核心和MLC核心容量一样，每片核心的容量不变。但是实际的核心体积要更小，原

因就是最初的16Gb的NAND阵列已经被缩减到10.7Gb，这就意味着每片晶圆可以容纳更多的核心，因

此降低了成本。

TLC理论上的价格优势虽然不比SLC对MLC的价格优势那么明显，但是仍旧是不小的比例，大约是

30%的成本降低。与采用SLC技术的固态硬盘相比，MLC固态硬盘的容量是其两倍。但是采用TLC技术

的固态硬盘的容量仅仅比采用MLC技术的硬盘容量多50%。因此采用TLC技术的硬盘和采用MLC技术

的硬盘的价格也是成比例的。TLC核心比MLC核心小33%，而OCZ提供的产品价格上来看，TCL产品

的价格也要比MLC产品的价格便宜33%。理论上，SLC产品价格算下来应该是1.8美元/GB,但是由于

采用2x纳米制程的SLC核心数量有限，价格仍然要比MLC和TLC闪存高出不少。

综上所述，这三种产品的关系更加不明朗了。TLC NAND闪存的价格并不比MLC NAND闪存的价格

便宜到哪去，这也许能够解释为什么在消费者固态硬盘市场采用这种技术的厂商并不多见。同时，缺少主

控芯片的支持以及市场前景并不被看好，也是TLC闪存价格偏高的一个直接原因。

TLC的软肋：比MLC还要差

完美的理论世界里，增加存储单元的数据量听起来是增加硬盘容量从而降低生产成本的最容易的方案。

那么，为什么不直接让没个存储单元能容纳1000比特的数据量呢？很遗憾的是，存储单元存储更多的数

据是有很多缺陷的。

从根本上将，与SLC闪存相比，TLC存在着和MLC闪存一样的问题，而且是比MLC的问题更为严

重。TLC要检测到8个电压状态，随即读取速度将会更耗时：TLC闪存将耗时100μs。SLC闪存随机读

取仅用其四分之一的时间。而MLC闪存也只用其一半的时间就完成了任务。编程时间也不占优势，可惜的

是，目前我们尚未有关TLC闪存编程时间的数据。

除了性能表现处于劣势之外，TLC闪存耐用性也很差。我们目前尚不清楚TLC闪存的准确的写入/擦

除次数，但是我们估计的数值应该在1000次左右。海力士发布了48纳米TCL闪存的产品手册，写入/

擦除次数是2500次。对于MLC闪存而言，采用3X纳米制程之后，写入/擦除次数也缩小至原来次数的

一半。而采用2X纳米制程的闪存写入/擦除次数就会变的更少了，按照我们这样的计算方法，采用2X纳

米制程TLC闪存的写入/擦除次数仅为750次左右了。而之前，X-blit Labs网站报道TLC闪存写入/擦

除次数为1000次，听起来是很靠谱的。但是有一点值得注意，闪存的耐用性随着厂商以及生产工艺的成