QLC固态硬盘发展现状及优势有哪些？

回首固态存储过去十年的发展历程，固态硬盘在速度与性价比方面有了极大提升，始终朝着速度更快、容量更大、价格更便宜的方向发展。如今，4K高清影片、3A游戏大作的容量常常数十上百GB，我们对存储空间的需求日益增长。主流1TB - 2TB容量的固态硬盘，其价格已低至每GB不足0.4元。随着存储技术不断更新换代，采用存储密度更高的QLC颗粒的固态硬盘进入市场，成了入门玩家性价比很高的选择。
NAND闪存已经走过SLC、MLC、TLC的发展历程，如今QLC登上舞台。SLC到TLC这些概念，简要来讲就是电脑数据在NAND闪存中的存储形式。最初的SLC，一个电位能存1Bit信息，最新的QLC颗粒则可存4Bit信息。简言之，存储密度不断提高，这使得固态硬盘的价格看起来越来越低。

QLC固态因存储密度提高，在相同芯片上能实现更大容量。若在同一片晶圆切割同样数量闪存颗粒，QLC闪存容量会比TLC闪存容量高约33%，这使得QLC单位存储容量成本低于TLC闪存，有低成本优势。因此，QLC与TLC相比，每GB容量的价格更低。
不过，SSD价格和颗粒价格并不等同。当前实际情况是，QLC可能无法比TLC便宜30%。但SSD是未来存储的主流解决方案之一，QLC必然是大势所趋。
QLC乍看只是存储单元多了一个Bit，可CeLL数量相较TLC成倍增长，从0000到1111达16个，精准控制的难度也逐级递增。

在2D - NAND闪存时期，只能凭借提升生产工艺来提高晶体管密度，这就使得阻挡电子的二氧化硅绝缘层越来越薄，可靠性也随之变差。而且SLC/MLC/TLC中电子穿越频率逐次升高，会让氧化物绝缘层磨损更严重，这便是QLC颗粒写入速度慢、P/E寿命短的缘由。不过，3D - NAND闪存技术带来了改变，其堆栈层数不断增多，无需再一味提高制程工艺以增加存储密度，所以3D堆栈技术不但提高了NAND闪存的写入速度，还增强了可靠性。

这就是QLC从刚问世时仅能擦写百次左右，发展到最新的可实现上千次擦写的主因，使用寿命大幅提升。
大多数用户都清楚，SLC NAND闪存的速度与耐用性是最棒的，不过成本也很高。从SLC到QLC，每个存储单元的数据位增多了，容量也变大了。像在单个存储单元里，QLC的容量是TLC的2倍，这样就能有更大的存储密度，相同体积的芯片能实现更大容量，最直接的影响就是固态硬盘单GB容量的价格会慢慢降低。同时，擦写次数（P/E周期）也在逐渐减少，QLC的擦写次数大概为1000次。
TLC刚上市时，我们也焦虑其寿命与数据安全。不过随着NAND闪存技术发展，3D - TLC耐用性已接近MLC。长远而言，QLC是大容量固态存储主流，这一趋势不可阻挡。
我们再来看看使用场景，数据存储写入之后，更多时候是读取数据。就像安装了游戏，玩的时候只是读取硬盘数据，这种情况对使用寿命毫无影响，应该也没人会时不时地移动数据。此外，主控有均衡策略，能让硬盘所有的NAND芯片均衡使用，防止某个NAND芯片过早损坏。有算法的支持，正常使用固态硬盘，其寿命根本用不完。
咱们实际计算一下，假如每天写入50GB数据，考虑小文件写入放大，系数取2.0的话，那每天就是写入100GB数据。拿1TB容量（实际约960GB）的固态硬盘来说，擦写次数计算为1000×960÷(2×50×365)≈26.3年，根本不会用坏。
再比如1TB的QLC固态硬盘，其保修条件为400TBW。按照400×1024÷2×50×365≈11.22年计算，不过TBW达到标准并不意味着固态就会损坏，而且厂商还有数年的保修时长，所以使用时大可放心。甚至部分企业级SSD也开始采用QLC颗粒了，这表明QLC正在迅速普及。
如今常见的固态硬盘，缓存模式一般有两种，即独立缓存与HMB+SLC - Cache模式，二者的区别是有无独立缓存颗粒。实际上，在多数情况下，这两种缓存模式的效率大体上是一样的。
前一种不难理解。独立缓存单独使用一颗SDRAM芯片（如1GB大小），写入时可先写缓存，缓存用完就回到芯片自然写入速度。独立缓存对4K随机读取提升明显，CPU访问固态硬盘数据时，有缓存写入功能的固态硬盘会让CPU优先访问缓存，这样加载速度更快。
HMB是主机内存缓冲技术（Host Memory Buffer）的简称，它利用内存高速读写的特性提升自身性能，从而实现与自带独立缓存的SSD在多数性能上相近的效果。HMB能在主机内存里开辟出一块专门供SSD使用的缓存区（仅需占用主机内存很小的空间，像128MB），这部分被调用的内存会依据读写状况智能地协调主机CPU和固态硬盘间的数据交换，对主机CPU以及整机性能毫无影响。

SLC - Cache的智能缓存技术是把固态硬盘上较好的闪存块模拟成SLC闪存来用，这样能提升读取速度，还能延长SSD寿命。在SSD空闲时，会把SLC缓存中的内容转移到TLC/QLC闪存中以实现加速。不过，当SLC缓存用完后，读取速度会显著下降。它的优点在于不需要额外的缓存芯片，可降低SSD成本。因此，HMB+SLC - Cache智能缓存模式被越来越多的固态硬盘采用。


QLC容量大、价格低，读取速度也较快，能满足很多读取密集型需求。在消费级市场，不管是给游戏主机扩容，还是当作数据仓库盘使用，都特别合适。
比如，能把QLC SSD当作PS5的数据盘、游戏存储盘，平时只进行数据读取。还能把QLC SSD插在笔记本的第二条M.2插槽，用来存储软件与视频。在这类应用场景下，多数时候是读取数据，写入极少，对SSD寿命基本没什么大影响，还能充分发挥QLC容量大、成本低的长处。
我们之前分析过，即便作为电脑主机的主硬盘，QLC也能满足日常环境正常使用的需求。

致态近期推出了Ti600系列的SSD硬盘。它为PCIe 4.0规格，读取速度达7000MB/s，写入速度为6000MB/s，有HMB+SLC - Cache智能缓存，规格不低。不过因采用QLC颗粒，定位于入门级且性价比高，这一定位是对Ti Pro 7000和Ti Plus7100系列的补充。
致态Ti Pro 7000系列属于旗舰级高性能固态硬盘，配备独立缓存。Ti Plus 7100系列为中端高性能固态硬盘，采用HMB+SLC - Cache智能缓存。而Ti600是入门高性能SSD，以大容量满速PCIe 4.0为卖点，1TB的售价还不到400元，性价比超高，当前已发布500GB、1TB和2TB这三款，后续还会推出8TB容量的固态硬盘。长江存储的颗粒向来使用寿命长，质保TBW也比较高，下面就来瞧瞧致态Ti600固态硬盘的性能表现吧。
Ti600是Ti系列的首款产品，其包装为全新蓝色，视觉上更显年轻。包装上的7000MB/s表明这是高速传输的SSD硬盘。

致态的Ti600是其首款采用长江存储原厂QLC闪存颗粒的SSD，为消费者提供500GB、1TB、2TB等多种容量可选。

致态Ti600配备NVMe M.2接口，支持PCIe 4.0与NVMe 2.0规范。其读取速度可达PCIe 4.0标准下的7000MB/s，写入速度为6000MB/s。它采用2280单面PCB设计，这种设计能提升兼容性，确保颗粒散热，可轻松安装于笔记本或游戏主机里。


Ti600所采用的QLC颗粒是基于长江存储创新的晶栈Xtacking3.0架构，其单颗芯片接口速度达2400MT/s，产品在性能、密度和耐久度上都得到了全面提升。
致态Ti600在缓存上运用HMB机制，还配备SLC Cache智能缓存，其标称的读写速度超过部分低速TLC固态。耐用性方面，它提供5年400TBW的质保，长江存储原厂颗粒，还是能让我们放心使用的。
测试的环境：
用Crystal DiskInfo查看Ti600的详细信息与状态，通电时长和数据写入量能清楚看到。室温二十几度时，其待机温度40度，这也算正常。

在Crystal DiskMark读写性能测试中，使用1GB测试文件时，连续读取速度达7105MB/s，写入速度达6217MB/s，均超出标称的读写性能。

4K随机读取速度约为62MB/s，虽不算突出，但对于入门级大容量固态硬盘而言，这一性能还不错。
我们进行了连续读写测试，Ti600固态硬盘最高温56度，此温度下它很安全，过热问题完全无需担忧。

在ATTO Disk Benchmark测试里，对0.5KB到64MB的文件读写进行了测试。0.5KB小文件写入速度为81.18MB/s，读取速度为84.11MB/s。从64KB文件起，写入速度接近6GB/s，读取速度超6GB/s接近7GB/s。其性能较强，读写稳定性也较好。

HD Tune Pro进行文件基准测试时，我们写入100GB大文件，其写入和读取曲线如下。能够发现，读取与写入速度均接近5000MB/s。

TxBench测试中，连续读写性能基本达标称性能，读取速度为6791MB/s，写入速度是6056MB/s。

致态Ti600是一款入门级PCIe Gen4的QLC固态硬盘，它的性能超出了我们的预期。其1TB容量售价399元，连续读取速度能保持7000MB/s，连续写入速度达6000MB/s，达到了满速PCIe 4.0的性能，整体性能良好。在多项文件读写测试里，它的表现也很稳定，还提供400TBW和5年质保，使用寿命方面不必担忧。这款SSD性价比很高，不管是给游戏主机、笔记本扩容，还是用作台式电脑的数据仓库，都很划算。