2005年@@Apple iPod第一次使用了@@@@NAND介质@@来@@取代@@HDD作为存储设备@@@@，彼时的@@@@NAND还是@@@@SLC介质@@，开启了@@NAND作为电子@@产品主要存储介质@@序幕的@@开端@@。
2006年@@，第一款某牌@@SLC SSD正式零售@@；不到@@两年@@@@，由于@@MLC本身稳定性足够好@@，2008年@@就有了某牌@@MLC与@@SLC SSD并行发售@@；2012年@@，首款@@TLC SSD面世@@（彼时还是@@@@@@2D NAND），2015年@@TLC颗粒@@在@@争议中成长@@，日渐成熟@@，成为@@SSD厂商眼中最佳解决方案的@@存储颗粒@@@@，SSD NAND介质@@从@@@@MLC到@@TLC，用了@@5到@@7年@@；2016年@@，首批@@QLC SSD面世@@（3D NAND）；
2022年@@，PLC demo样品在@@@@FMS峰会上首现@@，某大厂开始@@谈论@@HLC NAND，包括使用了@@液氮冷却操作条件@@，但@@这些都还只是@@在@@实验室阶段@@。
今天@@，TLC依然为@@SSD/嵌入式存储中的@@主力@@NAND颗粒@@，但@@QLC开始@@登上舞台@@，发起挑战@@，和@@2016年@@那时的@@自@@己相比@@，QLC实力大增@@。NAND家族@@，从@@老大@@@@SLC开始@@，到@@老二@@@@MLC和@@老三@@@@TLC，再到@@今天@@的@@老四@@@@QLC NAND，发挥自@@身优势@@，克服自@@身不足@@，一代代传承下来@@@@，扛起@@家族@@事业的@@重任@@。
NAND发展史及扩容方法@@
自@@1987年@@NAND被发明以来@@@@，无论是@@@@2D还是@@@@3D时代@@，推动@@NAND技术@@发展的@@核心推动@@力是@@提升性能@@@@、提高@@寿命@@@@@@、提升可靠性@@、增加存储密度及降低每@@GB成本@@。而实现增加存储密度及降低每@@@@GB成本@@，靠的@@是@@@@NAND的@@扩容@@，主要的@@手段如@@下图@@@@：
来@@源@@：网@@络@@
Logical Scaling：逻辑扩展是@@用@@NAND比特位扩展来@@提升存储密度的@@方法@@，如@@SLC->PLC。
Vertical Scaling：意思是@@在@@@@Z方向上增加@@3D NAND层数@@。Vertical Scaling是@@3D NAND当前@@增加存储密度最重要的@@方法@@，但@@层数@@越高@@，设计和@@生产的@@挑战也越大@@。
Lateral Scaling：3D NAND在@@2D平面空间@@@@XY如@@何微缩以达到@@增加存储密度的@@方法@@。
Architecture Scaling：CMOS和@@Array如@@何进行架构设计@@，如@@CUA、CBA等架构@@。
本文我们主要看看逻辑扩展方法@@，NAND Cell单元从@@可以存储@@1个@@比特@@到@@@@2个@@、3个@@、4个@@比特@@，相当于容量@@从@@@@@@1X提升到@@@@2X、3X、4X，是@@一种不需要改变@@NAND Die的@@物理设计而达到@@容量@@倍@@增的@@好方法@@。当前@@，4X存储容量@@的@@@@QLD NAND已商用量产多年@@@@，基本成熟和@@稳定@@。
NAND容量@@大幅增长@@，不仅可以给用户带来@@购买每@@GB成本@@的@@快速下降@@，而且也为大容量@@应用例如@@@@SSD提供了一个@@绝佳方法@@。因此@@，SSD容量@@从@@@@2007年@@32GB的@@小可爱@@，到@@如@@今消费级@@@@SSD可以提供高达@@@@8T容量@@，企业级甚至可以提供高达@@@@@@256TB容量@@的@@巨兽@@。
当然@@，从@@SLC到@@QLC的@@转变@@，NAND牺牲了性能@@@@、寿命@@及某些条件下可靠性等@@NAND指标@@，发现问题解决问题@@，随着@@NAND设计和@@制造工艺的@@提升@@，配合系统层面控制器和@@固件纠错能力@@、算法的@@提升@@，基本上已经让@@QLC NAND变得可用和@@好用@@。
NAND家的@@几兄弟@@
从@@量产和@@出生时间来@@看@@，NAND家有四兄弟@@，老大@@SLC老二@@MLC老三@@TLC和@@老四@@@@QLC，各个@@兄弟在@@不同时间出生@@，脾性不同@@（如@@下图@@），在@@不同时期轮番上阵@@，为家族@@事业奋斗拼搏@@，发挥各自@@能力@@，扛起@@了家族@@重任@@@@。
来@@源@@：网@@络@@
SLC NAND（高性能@@@@、高寿命@@@@、容量@@低@@、价格@@最贵@@）
作为家中长子@@，老大@@SLC NAND的@@每个@@单元存储@@一位比特@@，0或@@1，写入和@@读取数据都很快@@，性能@@最佳@@，提供高达@@10万个@@@@P/E周期@@，寿命@@最高@@，但@@密度最低@@，老大@@SLC闪存每@@GB价格@@最贵@@。作为家中长子@@，老大@@SLC曾经是@@家族@@中唯一之选@@。如@@今性能@@和@@寿命@@最强的@@@@SLC在@@对写和@@耐久度要求很高的@@行业得以应用@@。目前老大@@已交棒@@，原生@@SLC NAND在@@原厂中产能分配极低@@，但@@各家原厂开放@@TLC和@@QLC颗粒@@接口@@，让用户可以将其配置成@@pSLC模式使用@@，享受@@SLC颗粒@@类似的@@性能@@和@@寿命@@@@。
MLC NAND（较高性能@@@@@@、较高寿命@@@@@@、容量@@低@@、较高价格@@@@）
老二@@MLC NAND每个@@单元存储@@二位比特@@，数据密度是@@@@SLC的@@2倍@@，提供高达@@10000 P/E周期@@，寿命@@是@@@@SLC的@@1/10。凭借@@较高性能@@@@@@和@@较高寿命@@@@@@@@，老二@@MLC在@@服务器@@、工规级应用较多@@。
TLC NAND（性能@@、寿命@@、容量@@和@@价格@@@@，最优平衡的@@颗粒@@@@）
老三@@TLC NAND每个@@单元存储@@3个@@比特@@，P/E周期@@降至@@MLC的@@1/3。老三@@TLC较老二@@@@MLC在@@数据密度上提升了@@50%，因此@@价格@@变得比@@MLC要便宜@@。凭借@@“足够用@@@@”的@@寿命@@和@@性能@@@@，目前在@@消费级@@@@SSD、eMMC、UFS等产品中@@，采用@@TLC是@@最优平衡的@@存储方案@@，性能@@、寿命@@、价格@@、容量@@等多个@@方面达到@@了较好的@@平衡@@。
QLC NAND（性能@@、寿命@@、容量@@和@@价格@@@@，极致性价比的@@颗粒@@@@）
老四@@QLC NAND每个@@单元存储@@4个@@比特@@，性能@@和@@耐久性比@@TLC要低@@。在@@QLC推出初期寿命@@为弱项@@，但@@随着@@技术@@的@@提升目前寿命@@已经接近主流@@TLC的@@水平@@。老四@@QLC较老三@@@@TLC在@@数据密度上提升了@@33%，因此@@价格@@更便宜@@。老四@@QLC自@@2015年@@出生@@，曾被消费者诟病问题有性能@@低@@、寿命@@低和@@可靠性较差@@，比较有争议@@。到@@目前@@NAND闪存行业已迭代三到@@四代@@QLC NAND颗粒@@，寿命@@、性能@@和@@可靠性三个@@维度都做了全面的@@提升@@，老四@@在@@长大@@，问题孩子变得优秀@@，在@@各项考试中取得接近@@TLC的@@成绩@@，比如@@@@SSD跑分@@，凭借@@极致性价比优势开始@@登上舞台@@@@。
老四@@挑大梁@@
比起前三位大哥@@，老四@@QLC单元空间@@内的@@存储容量@@最高@@，价格@@最低@@。性能@@和@@寿命@@的@@不足却可以通过相应系统方案@@（比如@@@@SLC cache write）来@@弥补@@，未来@@有取代@@TLC成为@@消费类产品的@@首选存储颗粒@@@@。
技术@@上@@，以致态@@Ti600 SSD为例@@，我们看下老四@@@@QLC的@@潜力@@：
性能@@，消费级@@QLC SSD会启用@@SLC cache来@@Burst用户的@@读写性能@@@@@@，基本可以做到@@@@PCIe 3.0和@@PCIe 4.0前端最高性能@@@@@@，基本同@@TLC SSD读写性能@@@@。
寿命@@，消费级@@QLC NAND按@@1T容量@@SSD生命周期@@内总写入数据量@@TBW在@@400TB左右@@，完全满足@@PC OEM和@@零售渠道类市场对@@SSD TBW的@@要求@@。
在@@性能@@@@、寿命@@和@@可靠性完全@@“够用@@”的@@情况下@@，当年@@老三@@@@TLC取代老大@@@@SLC和@@老二@@@@MLC走过的@@路@@，未来@@几年@@老四@@@@QLC会重演@@，老四@@QLC凭借@@自@@身实力和@@不断进步的@@系统解决方案的@@配合@@，将扛起@@@@NAND家族@@的@@重任@@。
本文转载自@@@@：长江存储@@系统解决方案@@