【導讀】前文所述，老四QLC在爭議中成長(cháng)，已進(jìn)入當打之年，憑借性能、壽命、容量和價(jià)格極致性?xún)r(jià)比的特性，配合主控和固件糾錯能力和算法方案的日漸成熟，進(jìn)入到消費級SSD和企業(yè)級SSD主戰場(chǎng)，如今市面上有多款已量產(chǎn)的消費級和企業(yè)級QLC SSD，進(jìn)入商用。

前文所述，老四QLC在爭議中成長(cháng)，已進(jìn)入當打之年，憑借性能、壽命、容量和價(jià)格極致性?xún)r(jià)比的特性，配合主控和固件糾錯能力和算法方案的日漸成熟，進(jìn)入到消費級SSD和企業(yè)級SSD主戰場(chǎng)，如今市面上有多款已量產(chǎn)的消費級和企業(yè)級QLC SSD，進(jìn)入商用。

QLC NAND的典型參數

QLC NAND在三哥TLC NAND光芒映襯下，起初有些暗淡，經(jīng)過(guò)閃存產(chǎn)業(yè)三到四代產(chǎn)品的打磨和提升，如今QLC NAND實(shí)際主要參數超出了用戶(hù)的傳統認知，如下表：

行業(yè)主流QLC 閃存芯片參數范圍(源于網(wǎng)絡(luò )整理)

1）NAND IO接口速度，和TLC相同，1.6GT/s~2.4GT/s。

2）單Die大小，QLC是TLC的2倍。

3）Page讀tR時(shí)間，QLC是TLC的2倍；但在SLC模式下，QLC和TLC的tR基本相同。

4）Page寫(xiě)tP時(shí)間，QLC較TLC更慢，是其5倍時(shí)間；但在SLC模式下，QLC和TLC的tP基本相同。

5）壽命方面PE Cycle, QLC已大幅改善。

總結：相比較TLC，QLC NAND IO接口速度相同，單Die容量更大，性能上讀寫(xiě)擦速度會(huì )慢，但在SSD使用模式上使能SLC block模式，讀寫(xiě)速度基本相同，性能慢的缺點(diǎn)會(huì )被遮掩。

QLC在消費級SSD中的應用

消費級SSD按產(chǎn)品定位，根據性能檔位分為高端和中低端產(chǎn)品，QLC NAND面世初期，由于較低的NAND顆粒性能，一般定位于中低端消費級SSD產(chǎn)品，產(chǎn)品定價(jià)低于TLC SSD，走極致性?xún)r(jià)比產(chǎn)品路線(xiàn)，獲得不錯銷(xiāo)量。

如今QLC NAND顆粒在接口速度，SLC block模式下讀寫(xiě)性能等參數已不輸于TLC NAND，QLC SSD性能跑分上可以躋身高端產(chǎn)品，但價(jià)格低于TLC 20%以上，無(wú)論對零售、渠道SSD用戶(hù)，還是PCOEM用戶(hù)，大幅降低了采購成本，QLC SSD無(wú)疑是不錯的選擇。

按照消費級PCOEM SSD產(chǎn)品未來(lái)預測，2023年QLC SSD占比已大于15%，憑借和TLC SSD相同的性能但更低的價(jià)格，采購QLC SSD的比例將大幅增加。Retail SSD市場(chǎng)中，QLC SSD的極致性?xún)r(jià)比特性，用戶(hù)將會(huì )采購更多比例的QLC SSD。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

QLC在企業(yè)級SSD中的應用

目前許多數據中心大量部署了成本較低的機械硬盤(pán)（HDD），以滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的存儲容量需求，但機械硬盤(pán)無(wú)法滿(mǎn)足現代工作負載對數據更快讀取訪(fǎng)問(wèn)速度的需求。機械硬盤(pán)還會(huì )占據數據中心的較大面積，因而會(huì )增加空間、電源、散熱和替換方面的成本。

一些數據中心采取的策略是將較慢、較笨重的機械硬盤(pán)，更換為更快的企業(yè)級TLC SSD。TLC SSD適用于混合和寫(xiě)入繁重的工作負載，如高速讀寫(xiě)應用，但采用TLC SSD未經(jīng)過(guò)成本和容量?jì)?yōu)化，難以滿(mǎn)足以讀取密集型業(yè)務(wù)為中心的大規模數據需求。

1） QLC SSD vs TLC SSD:

相比較企業(yè)級TLC SSD，企業(yè)級QLC SSD性能和壽命更低，但其大容量和性?xún)r(jià)比特性讓QLC SSD成為T(mén)LC SSD的補充。QLC SSD更適合讀取密集型和部分讀寫(xiě)混合型業(yè)務(wù)，例如機器學(xué)習ML、人工智能AI、內容交付網(wǎng)絡(luò )等。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

要確定企業(yè)級QLC SSD是否與您的工作負載匹配，遵照以下特征：

a.帶寬：讀取數據高速度高帶寬。
b.延遲：低延遲和高服務(wù)質(zhì)量，有助于數據快速返回。
c.業(yè)務(wù)模型：讀取密集型（順序或隨機），大數據塊數據讀寫(xiě)工作負載。
d.數據塊大?。捍髷祿K。

2） QLC SSD vs HDD:

相比較HDD，企業(yè)級QLC SSD更加輕便，性能更高，功耗更低，容量更大，因此QLC SSD最終的目標是為了取代HDD機械硬盤(pán)。

企業(yè)級QLC SSD目前面臨的挑戰是，每GB成本是HDD的5-6倍，這是目前取代HDD最大的障礙。HDD憑借成本上優(yōu)勢，依然占據數據中心數據總量的85%，主要應用于溫存儲對象存儲和冷存儲歸檔存儲等業(yè)務(wù)中。

但未來(lái)從NAND成本角度來(lái)看，其堆疊層數依然可以繼續增加，帶來(lái)成本不斷的下降，其下降速度明顯大于HDD成本下降的速度，未來(lái)追上HDD每GB成本的3倍甚至1倍只是時(shí)間問(wèn)題，我們終究可以等到這一天的到來(lái)，我們將答案留給時(shí)間。

a.性能對比：

QLC SSD順序讀性能是HDD的25倍，隨機讀性能是HDD的5700倍，平均延遲是HDD的1/23，性能方面完全碾壓HDD。

b.壽命和耐久度對比：

過(guò)去，用戶(hù)會(huì )認為QLC SSD的壽命和耐久度較差，實(shí)際上QLC SSD的壽命和耐久度超出了用戶(hù)傳統的認知。

首先QLC SSD具有更大的容量，能夠將磨損分散到更大的區域，企業(yè)級QLC SSD DWPD（每日寫(xiě)入量，代表壽命的一種參數）可以做到0.5，而HDD DWPD只有0.09，是它的5倍多。

其次QLC SSD實(shí)際應用下的耐用性要求通常遠超出企業(yè)的預期，對于絕大多數企業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，因為99%的系統最多只使用了其硬盤(pán)15%的額定壽命（2020年2月USENIX大會(huì )），大多數固態(tài)盤(pán)在使用的過(guò)程中，只會(huì )消耗一小部分固態(tài)盤(pán)壽命，因此轉向QLC SSD壽命上沒(méi)有風(fēng)險。

c.UBER和AFR對比：

QLC SSD的UBER（讀取數據錯誤比特率）是10-17，而HDD的UBER是10-15，是其的1/100。

年失效率或返盤(pán)率方面，USENIX研究發(fā)現，QLC SSD的平均年失效率（AFR）介于0.07%和近1.2%之間，機械硬盤(pán)為2.9%。通過(guò)比較這兩個(gè)數據，QLC SSD AFR相比機械硬盤(pán)低7.5到28倍。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

d.TCO對比：

數據中心的存儲TCO包括一次性采購費用（CapEx）和運營(yíng)支出費用（OpEx）。

一次性采購費用基于有效容量的購買(mǎi)。有效容量以有效TB(TBe)表示，是經(jīng)過(guò)復制、容量利用和數據精簡(jiǎn)后的實(shí)際可用存儲空間。

有效容量對TCO具有較大的影響，由于需要提供冗余，并滿(mǎn)足性能要求，用戶(hù)購買(mǎi)的總原始存儲在成本上具有乘數效應。存儲解決方案提供商在描述每TB存儲成本時(shí)通常將有效容量作為宣傳點(diǎn)。

數據精簡(jiǎn)是所存儲主機數據與所需物理存儲的比率，數據精簡(jiǎn)可幫助用戶(hù)存儲超過(guò)物理硬件能力的更多數據，所以產(chǎn)生的有效容量會(huì )增加，或者大幅降低滿(mǎn)足“有效容量”要求所需的原始存儲容量

精簡(jiǎn)數據有兩種方法：壓縮和重復數據刪除技術(shù)，壓縮數據有壓縮比如2：1，重復數據刪除，將相同的重復數據在存儲中只保留一份， 這些技術(shù)某些僅在全閃系統中實(shí)現，HDD中并未實(shí)現。

舉例來(lái)說(shuō)，Facebook的Zstandard壓縮算法可實(shí)現超快的壓縮和解壓縮速度，遠超機械硬盤(pán)的讀/寫(xiě)能力，因而支持在固態(tài)盤(pán)上實(shí)時(shí)使用算法。此外，在VMware VSAN中，壓縮和重復數據刪除功能僅在全閃存配置中提供。

運營(yíng)支出涵蓋電源、散熱和磁盤(pán)故障方面的成本，相比HDD，QLC SSD高出幾十倍的性能/功耗比，單盤(pán)大容量帶來(lái)單機架上采用更少硬盤(pán)數，以及更少的機架數帶來(lái)的更小的總功耗和占地空間，長(cháng)期來(lái)看更低的單盤(pán)故障率，大幅降低了運營(yíng)支持。

最后：QLC應用的未來(lái)思考

綜上所述，QLC NAND在消費級和企業(yè)級SSD領(lǐng)域中異軍突起，找到一定的合適的應用場(chǎng)景，用戶(hù)開(kāi)始接受和擁抱QLC SSD，逐年采購比例的增長(cháng)趨勢已經(jīng)確立，特別是大容量SSD應用場(chǎng)景。

既然QLC在SSD領(lǐng)域已經(jīng)試水成功，未來(lái)進(jìn)軍消費類(lèi)嵌入式eMMC、UFS領(lǐng)域也不是沒(méi)有可能，目前已有原廠(chǎng)的UFS采用了QLC作為存儲介質(zhì)發(fā)布產(chǎn)品，這是一個(gè)開(kāi)始，也是一種信號，或許不久的將來(lái)QLC在消費級嵌入式產(chǎn)品有更多的新品發(fā)布。

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