花开正当时,十四款120/128GB SSD横向评测

2012-5-24 18:34  |  作者:thesea   |  关键字:SSD横评

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3.3.2 闪存的三六九等:SLCMLC以及TLC



NAND的分类

  即便同为NAND闪存也有三六九等之分,上面这张金字塔排列就显示了六种不同的NAND闪存,从下到上性能、可靠性依次升高,但是价格也水涨船高。


超极速SSD是参测SSD中唯一一款使用SLC闪存的,在性能测试中表现非常突出

  金字塔顶端的是SLC,可靠性、寿命、性能还有价格都是最高的,使用SLC闪存的要么针对不计成本的企业级市场,要么就是做几款产品展示形象的。

  第二级的是Clear NAND,它的特殊之处在于内建ECC纠错支持,这样SSD主控就不需要ECC处理了,负担就少多了,Clear NAND主要是美光在做。

  再往下就是MLC的天下了,但是MLC也有很大区别。最好的是Enterprise Synch MLC(企业级同步MLC),可靠性和寿命针对企业级市场做了优化。之后就是Synch/Toggle MLC(同步/反复MLC),其中Toggle MLC多为东芝出品,当然Toggle阵营中也有企业级闪存,与企业级同步MLC对应。

  SSD中应用比较多的其实还有Asynch MLC(异步MLC),价格便宜量又足,性能也不算差,重点就是消费级市场。

  金字塔最底端的是TLC,它也很特殊,从前两年就开始嚷嚷相应的TLC SSD,去年11月份OCZ就宣布将在今年推出TLC产品,不过到现在也什么动静,关键的问题就在TLC可靠性太差,性能也低,除了容量提升之外很难有说服人的理由。

  SLC、MLC以及TLC到底有什么区别呢?

  继续前面的问题,施加电压会导致浮栅极电位变化,那么施加不同的电压就会有更多的电位变化,NAND闪存单元就可以容纳不同的信号组合,这也就是SLC、MLC以及TLC的区别。

  这几种闪存的物理结构是相同的,SLC(single-level-cell)是最简单的一种,加电就是1,断电就是0。

  MLC (multi-level-cell)就是每个cell单元中有多个信号,通过控制不同的电压来实现的,常见的是2个电信号的,它的信号组合有11,01,00,10四种,也就是可储存的容量提升了。

  TLC(Triple-level-cell)实际上也是MLC中的一种,不过常说的MLC几乎就是特指2个信号位的。TLC每个Cell单元中可荣内的信号更多,有000,001,010,011,111,110,100,101这8种,容量会更大。


MLC会带来容量的增加(图片来源anandtech)

  提升容量、降低成本是MLC及TLC最大的优点,但是负面影响也很严重。

  1.MLC性能下降

  MLC需要更精确的电压控制,program过程所需时间更多,因此写入性能也会大幅下降,理论上只有SLC的1/4;读取,特别是随机读取性能也会受影响,因为需要花更多的时间从四种电信号状态中区分所需数据,读取性能只有SLC的1/3。


SLC与MLC性能对比

  2.MLC可靠性下降

  SLC闪存一次P/E循环只需要击穿一次氧化层,而MLC需要不同的电压多次击穿氧化层,物理损害比SLC要严重得多,MLC的写入次数指数级下降,比如SLC的理论寿命是1万-10万次,而MLC的写入寿命上限就只有1万次,而且随着工艺的进步,这个数值还在下降,25nm MLC普遍只有3000-5000次。

  3.MLC需要更高的纠错

  由于电压分的更细,MLC在读取数据的过程中需要提高敏感度,不然就容易出现读错数据的可能,也就是说MLC出错的几率增大了,纠错要求也必须随之提高,反应在SSD上就是需要更强的ECC机制。

  除了上面提到的几点缺陷之外,MLC的漏电流、电压边界位移(voltage margin shifting)现象也增加了,MLC的功耗和发热也更高,这些都是MLC带来的问题,虽然相比前面几个并不算严重。

  说了这么多MLC的“坏话”,其实也没必要,因为SLC的成本和售价不是谁都能接受的,而MLC带来的好处是极具诱惑力的,它带来的问题可以通过技术手段缓解,至少SSD的主流还是MLC,而且针对企业级应用的MLC在可靠性和寿命上一样有保障。


上一页:3.3.1 闪存为什么会有写入次数限制?
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  • 游客  2016-02-03 23:25

    建兴睿速T9 就是Marvell 88SS9187主控!怎么市面上没有呢?我都在用了!

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    160#

  • Tech学前班 2016-01-23 11:12

    而且我认为 存储设备哪有什么默认的 OP空间 一说,完全就是单位转化造成的数值的差异,U盘、机械硬盘、SSD、TF卡、SD卡 等等 要是都有人为的OP空间,想想一下 这个世界上所有的OP空间加起来是多么巨大的浪费?对于把利益放在第一位的厂商来说,这完全就是不可能发生的事情!

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    159#

  • Tech学前班 2016-01-23 11:06

    3.6.1中 OP空间 那段我觉得有错 “256GB容量SSD的宣称字节数是256,000,000,000,而闪存的真实容量是256x1024x1024x1024=274,877,906,944字节,如果按厂商的方式换算就是275GB左右了” 这句话中 256乘以1024 应该就错了吧。
    3.6.2中 SSD可用容量 这句话 “也就人是说从晶圆厂的1024转到SSD厂商的1000,然后再从这个1000的比列转回到操作系统的1024,容量还会再减少一次。”我觉得是错的。现在的储存设备不论是厂商还是晶圆厂都是 按照 1kb=1000字节 来计算的吧。
    拿例子中 256GB 硬盘来计算 实际可用容量是 256,000,000,000/1024/1024/1024=238.42GB
    OP=(256-238.42)/238.42=7.37% 这样才对啊

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    158#

  • 游客  2014-03-28 06:39

    能不能做一个新版SSD的测评?

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    157#

  • 游客  2014-03-27 16:21

    孔压下

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    156#

  • 游客  2013-10-30 18:23

    使用免费的分区助手的“分区对齐”功能也能实现对没有4KB对齐的分区进行对齐。

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    155#

  • ngcw1986大学生 2013-09-07 15:19

    为啥点了收藏却什么也没发生呢?

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    154#

  • 游客  2013-08-31 21:21

    这个小编实在是太太太太厉害了!!!

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    153#

  • 游客  2013-08-15 18:08

    之前在其它资料上面看到TRIM GC 等性能,就是一知半解的,这篇文章里面讲解的,我居然看懂了!感谢分享!

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    152#

  • philip管理员 2013-08-08 16:41

    网友 [lancon] 的原贴:1楼
    教科书般的评测,让人又长知识,又长见识!不用再去无头绪的乱找,无系统地学习SSD的相关知识,尽在这个评测中!看了这篇文章,我就马上注册了超能网,并将网址托托地放到了收藏夹里!~~ 再次感谢作者的辛劳和付出!
    要常来!

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    151#

  • lancon 2013-07-12 22:16

    教科书般的评测,让人又长知识,又长见识!不用再去无头绪的乱找,无系统地学习SSD的相关知识,尽在这个评测中!看了这篇文章,我就马上注册了超能网,并将网址托托地放到了收藏夹里!~~ 再次感谢作者的辛劳和付出!

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    150#

  • 游客  2013-06-21 20:00

    Goooooooooood Job!

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    149#

  • 游客  2013-05-04 17:32

    这小编是有多蛋疼啊!可以出书了!怒赞……

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    148#

  • 游客  2013-04-19 00:51

    很牛B的文章啊,我看了几个小时的散文,最后才看到这一本固态全书

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    147#

  • 游客  2013-04-18 15:28

    小编是塞博坦星球来的吧

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    146#

  • 游客  2013-02-18 14:55

    SSD知识普及文献!!!值得收藏!

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    145#

  • 游客  2013-02-18 10:18

    评测很有用处 感谢小编 很详细

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    144#

  • 游客  2012-12-31 21:04

    网友 [Guest] 的原贴:1楼
    能否把三星840和840Pro加入?
    有空的话我会考虑的,顺便把新测试的数据也导入去

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    143#

  • 游客  2012-12-29 23:57

    能否把三星840和840Pro加入?

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    142#

  • 游客  2012-12-29 13:35

    SSD果然威力很猛!

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    141#

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