不知道大伙是否還記得自己的第一個固態硬盤有多大？自1991年閃迪發售第一款商用SSD開始，商用固態硬盤的發展已經在不知不覺間超過了30年。每次談起固態硬盤，總難免要說到顆粒、主控的內容，我們很容易掉進“唯顆粒論”的怪圈，卻忽視了這些年來相關技術的發展。

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實際上隨著主控與顆粒技術的不斷進化，固態硬盤產品早已實現了精細化場景分類，下面我們就從閃存、閃存類型、主控這幾個方面來聊聊固態硬盤這些年有哪些改變。

閃存顆粒“超進化”：從2D NAND到3D NAND

聊起固態硬盤就有個無法繞開的話題坎，那就是玩家們經常討論到“顆粒”。資深的玩家們應該知道，固態硬盤經常被討論到的芯片包括主控、閃存和DRAM，而關于顆粒的討論恰恰又是最高的那個。目前被廣泛討論的閃存顆粒其實屬于NAND閃存，該類型的閃存自2009年出現在固態硬盤上至今，已經被廣泛應用到我們日常使用的個人電腦上。

右側兩顆黑色芯片就是閃存顆粒

NAND閃存的工作方式有個特點，就是如果我們要給已經寫入數據的閃存再寫入數據，需要先把它的數據擦除，才能重新寫入。隨著被擦出和寫入的次數增多，NAND閃存會有耗損，這也是固態硬盤壽命用“擦寫次數”來形容的原因。

早期的NAND閃存都是鋪設在平面上的，被稱作“2D NAND”。舉個不太恰當的例子，就像咱們設計停車場的停車位一樣，地的面積固定的情況下無論路線如何精妙，這個停車場能容納的車位都是有限的，為了應對越來越大的停車（數據存儲）需求，那只好做多層的停車場，一層不夠那就做二層甚至三層。在2D NAND時代，廠商為了盡量利用好有限的面積只有不斷用新工藝，但隨著串擾等問題導致閃存顆粒不再能單純依靠工藝進步帶來提升，東芝和三星開始押注3D NAND（三星將其稱作V-NAND）。

3D NAND有助于降低成本

NAND閃存也同理，“2D NAND”的容量是有限的，那就做“3D NAND”，目前鎂光已經實現了176層NAND量產，閃存密度以及成本壓縮達到了空前高度，在不久的未來，192層NAND也即將量產，屆時更高容量、成本更低的固態硬盤有望誕生。

商用閃存類型多樣化在爭議聲中成長的閃存類型：從SLC到QLC

根據固態硬盤的工作原理，其數據儲存在半導體單元內，其中已經被廣泛商用的類型主要有四種，分別是SLC、MLC、TLC、QLC，其中SLC屬于1bit/cell，MLC屬于2bit/cell，TLC屬于3bit/cell，QLC屬于4bit/cell。這個數值的意思是每個儲存單元的數據，比如SLC一個單元只有一位數據，單個儲存單元內的數據位數越多，就要求主控控制的精度越高。

圖片來源wikipedia

因此SLC顆粒的耐用度P/E（壽命）、速度以及成本都是各類型中最高的，這些參數隨著單元內數據的增加而減少，從MLC到TCL再到QLC，未來甚至還有5bit/cell的PLC成為商用產品。

通過數據對比可以更直觀地知道不同類型的NAND閃存的參數差異，SLC NAND閃存的擦寫次數在10000次以上，MLC NAND閃存的擦寫次數在3000-10000之間，TLC閃存的擦寫次數在1000-3000之間，QLC NAND閃存的擦寫次數在1000次以內。

在目前固態硬盤的應用場景中，使用純SLC NAND閃存的固態硬盤基本面向軍用或者商用了，而MLC則大多以高端消費級產品和商用產品為主，應付咱們日常使用需求的固態硬盤，TLC NAND足矣，至于QLC NAND閃存的固態硬盤嘛，優點是容量足夠大，單次完全擦寫周期被延長了，那壽命的短板也可以被部分彌補。

QLC顆粒讓固態硬盤容量再上一個高度

就拿產品類型十分豐富的三星為例，他家的固態硬盤就涵蓋了這四種閃存類型，各自的代表分別為采用MLC 3D NAND的三星970 Pro、采用TLC 3D NAND的三星980/三星860 EVO以及采用QLC 3D NAND的三星860 QVO。

消費級MLC固態硬盤銳減成了消費者心中的“意難平”，圖片來源unsplash

在聊到閃存類型的時候，玩家們常常“意難平”于消費級MLC閃存產品逐漸轉向商用，TLC閃存和QLC閃存開始成為消費級主流。這個過程的確一直以來都備受爭議，但不可否認的是，消費者如今能用更少的錢買到容量更大，性能更高的固態硬盤產品。

主控芯片大升級：從技術完善，讀寫速度暴增幾十倍

廠商們能放心地使用理論壽命更低的TLC和QLC閃存，主要原因是主控芯片愈發強大，我們能看到的大多數固態硬盤參數都離不開主控，比如讀寫速度快慢、接口協議、TRIM支持、磨損平衡以及垃圾回收機制等等。從過去費用高昂，讀取速度僅有1、200MB/s的SATA固態硬盤，到如今順序讀取速度突破7000MB/s的PCIe 4.0固態硬盤，這些直觀的參數進化離不開固態硬盤主控的不斷升級。

來源聯蕓官網

固態硬盤的主控屬于整個產品的“中樞大腦”，一方面他要通過外部接口與主機進行數據通信，接收和處理主機的明令，另一方面他還要管理“不那么智能”的閃存，更快速妥當地存儲數據，并兼顧閃存芯片的壽命。

我們看到的固態硬盤參數更像主控參數的“復刻”，圖源聯蕓官網

生澀抽象的概念不好懂，對咱們普通消費者更重要的是，從固態硬盤主控誕生至今，這個芯片已經得到了飛速發展，并支持更多保障數據完整和數據安全、監控硬盤健康、延長閃存顆粒壽命的技術，比如TRIM、S.M.A.R.T技術、壞塊管理、LDPC糾錯、斷電保護等等。

正因為有了愈發強大的主控，過去長期被消費者鄙夷的TLC固態硬盤才得以“翻身”成為目前消費級固態硬盤的主流，甚至催生了一批得到用戶認可的高端固態硬盤。主控芯片如此重要，對主控的研發能力也就成為了儲存產品開發廠商的硬實力體現。

Elpis主控是目前三星的當家旗艦

目前既有自研主控同樣輸出消費級產品的代表，自然是擁有強大供應鏈的三星，其自研主控只應用在自家產品上，目前被應用在三星980 Pro上的Elpis主控，在搭配V-NAND 3-bit MLC閃存（即TLC）以及2GB DDR4 SDRAM時，可實現最高7000MB/s的順序讀取速度和5100MB/s的順序寫入速度。

此外，馬牌、聯蕓、群聯、慧榮等主流一二線廠商，也針對不同定位提供了豐富的主控產品供第三方廠商采購，部分廠商還提供一站式的整合方案。市面上的固態硬盤產品能呈現出百花齊放之勢，也離不開一眾主控方案提供商的努力。

單盤容量大跨越：從2007年的32GB到2020年的8TB

前面鋪墊的那么多技術性的概念，但不得不承認，對于咱們普通消費者來說，聊起硬盤首先想到的就是容量，畢竟作為影響咱們儲存資料多少最直觀表現，容量的變遷就是上面提到的閃存、主控等因素綜合體現。

回歸到標題上，世界上第一個商用固態硬盤在1991年由閃迪推出，它的容量只有20MB，到了2018年，由Nimbus Data推出的ExaDrive DC100 SSD具備了正如其名的驚人容量，這個100不是代表100GB，而是100TB！這27年間商用級固態硬盤的容量翻了百萬倍，如果說商用產品距離咱們消費者端太遠，那不妨回到消費級產品。

這個硬盤能放多少“資料”呢，圖片來源網絡

從2007年閃迪發布的2.5寸32GB固態硬盤，到2020年，消費者已經能買到8TB容量的固態硬盤，也怪不得越來越多消費者感知到，現在的固態硬盤的容量已經大有趕超機械硬盤的勢頭。雖然目前我們能買到的大容量固態硬盤大概率是“不受待見”的QLC閃存產品，但是固態硬盤本身隨機讀寫性能優勢是機械硬盤難以比擬的，也是在可預見的未來里，幫助大容量固態硬盤迅速普及的法寶。

一枚QLC顆粒容量高達1TB，使用壽命已不是最該關心的問題

至于玩家么擔心的“壽命問題”，我們可以將當年初次使用TLC閃存的三星840 EVO與初次使用QLC閃存的三星860 QVO做對比，前者的1TB版本官方耐用值為72TBW，而后者的1TB版本官方耐用值已經漲到360TBW，雖然兩者均遠遠落后于三星870 EVO 1TB版本的600TBW，但這也說明憑借如今的主控技術及閃存工藝，QLC固態盤的壽命沒有想象中糟糕。值得再提一下的是，8TB容量版的三星870 QVO耐用值高達2880TBW，按每天寫入1TB數據來算也能使用將近8年。

緩外寫入速度不理想是QLC“勸退”消費者的主要原因

我們真正擔心的是QLC固態硬盤的緩外性能衰減，以咱們評測過的三星860 QVO為例，其1TB版本的緩外寫入速度只有80MB/s，這已經是低于機械硬盤的水平了，即便是4TB版本，其緩外寫入速度也僅有160MB/s，所以目前QLC固態硬盤的定位依舊是儲物盤，不太適宜頻繁讀寫的作業環境。

總結：固態硬盤早已融入生活

隨著固態硬盤產品的不斷改進和成熟，我們已經很久沒有再聽到過它是否會取代其他類型硬盤的爭論，取而代之的是，我們見到越來越多的消費者在討論何種固態硬盤適合用在何種應用場景，這恰恰是固態硬盤真正融入到我們生活的證明。

目前消費級固態硬盤市場尚未有真正壟斷級的巨頭誕生，作為消費者的我們還能享受“百花齊放”的紅利。不過隨著PCIe Gen5接口的升級，以及新型閃存的出現，或許新一輪的更新潮就要到來，就讓我們拭目以待吧。

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