編輯說：這次咱們來聊聊這幾十年來固态硬盤都發生了哪些改變。

【硬件編年史】不知道大夥是否還記得自己的第一個固态硬盤有多大？自1991年閃迪發售第一款商用SSD開始，商用固态硬盤的發展已經在不知不覺間超過了30年。每次談起固态硬盤，總難免要說到顆粒、主控的内容，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，實際上随着主控與顆粒技術的不斷進化，固态硬盤産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态硬盤這些年有哪些改變。

聊起固态硬盤就有個無法繞開的話題坎，那就是玩家們經常讨論到“顆粒”。資深的玩家們應該知道，固态硬盤經常被讨論到的芯片包括主控、閃存和DRAM，而關于顆粒的讨論恰恰又是最高的那個。目前被廣泛讨論的閃存顆粒其實屬于NAND閃存，該類型的閃存自2009年出現在固态硬盤上至今，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。随着被擦出和寫入的次數增多，NAND閃存會有耗損，這也是固态硬盤壽命用“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“2DNAND”。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，那隻好做多層的停車場，一層不夠那就做二層甚至三層。在2DNAND時代，廠商為了盡量利用好有限的面積隻有不斷用新工藝，但随着串擾等問題導緻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3DNAND（三星将其稱作V-NAND）。

3DNAND有助于降低成本

NAND閃存也同理，“2DNAND”的容量是有限的，那就做“3DNAND”，目前鎂光已經實現了176層NAND量産，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也即将量産，屆時更高容量、成本更低的固态硬盤有望誕生。

根據固态硬盤的工作原理，其數據儲存在半導體單元内，其中已經被廣泛商用的類型主要有四種，分别是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一個單元隻有一位數據，單個儲存單元内的數據位數越多，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，這些參數随着單元内數據的增加而減少，從MLC到TCL再到QLC，未來甚至還有5bit/cell的PLC成為商用産品。

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，SLCNAND閃存的擦寫次數在10000次以上，MLCNAND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，QLCNAND閃存的擦寫次數在1000次以内。

在目前固态硬盤的應用場景中，使用純SLCNAND閃存的固态硬盤基本面向軍用或者商用了，而MLC則大多以高端消費級産品和商用産品為主，應付咱們日常使用需求的固态硬盤，TLCNAND足矣，至于QLCNAND閃存的固态硬盤嘛，優點是容量足夠大，單次完全擦寫周期被延長了，那壽命的短闆也可以被部分彌補。

QLC顆粒讓固态硬盤容量再上一個高度

就拿産品類型十分豐富的三星為例，他家的固态硬盤就涵蓋了這四種閃存類型，各自的代表分别為采用MLC3DNAND的三星970Pro、采用TLC3DNAND的三星980/三星860EVO以及采用QLC3DNAND的三星860QVO。

消費級MLC固态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閃存産品逐漸轉向商用，TLC閃存和QLC閃存開始成為消費級主流。這個過程的确一直以來都備受争議，但不可否認的是，消費者如今能用更少的錢買到容量更大，性能更高的固态硬盤産品。

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态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固态硬盤，到如今順序讀取速度突破7000MB/s的PCIe4.0固态硬盤，這些直觀的參數進化離不開固态硬盤主控的不斷升級。

來源聯芸官網

固态硬盤的主控屬于整個産品的“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“不那麼智能”的閃存，更快速妥當地存儲數據，并兼顧閃存芯片的壽命。

我們看到的固态硬盤參數更像主控參數的“複刻”，圖源聯芸官網

生澀抽象的概念不好懂，對咱們普通消費者更重要的是，從固态硬盤主控誕生至今，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固态硬盤才得以“翻身”成為目前消費級固态硬盤的主流，甚至催生了一批得到用戶認可的高端固态硬盤。主控芯片如此重要，對主控的研發能力也就成為了儲存産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産品的代表，自然是擁有強大供應鍊的三星，其自研主控隻應用在自家産品上，目前被應用在三星980Pro上的Elpis主控，在搭配V-NAND3-bitMLC閃存（即TLC）以及2GBDDR4SDRAM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、聯芸、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産品供第三方廠商采購，部分廠商還提供一站式的整合方案。市面上的固态硬盤産品能呈現出百花齊放之勢，也離不開一衆主控方案提供商的努力。

前面鋪墊的那麼多技術性的概念，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。

回歸到标題上，世界上第一個商用固态硬盤在1991年由閃迪推出，它的容量隻有20MB，到了2018年，由NimbusData推出的ExaDriveDC100SSD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年間商用級固态硬盤的容量翻了百萬倍，如果說商用産品距離咱們消費者端太遠，那不妨回到消費級産品。

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固态硬盤，到2020年，消費者已經能買到8TB容量的固态硬盤，也怪不得越來越多消費者感知到，現在的固态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态硬盤大概率是“不受待見”的QLC閃存産品，但是固态硬盤本身随機讀寫性能優勢是機械硬盤難以比拟的，也是在可預見的未來裡，幫助大容量固态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

至于玩家麼擔心的“壽命問題”，我們可以将當年初次使用TLC閃存的三星840EVO與初次使用QLC閃存的三星860QVO做對比，前者的1TB版本官方耐用值為72TBW，而後者的1TB版本官方耐用值已經漲到360TBW，雖然兩者均遠遠落後于三星870EVO1TB版本的600TBW，但這也說明憑借如今的主控技術及閃存工藝，QLC固态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870QVO耐用值高達2880TBW，按每天寫入1TB數據來算也能使用将近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固态硬盤的緩外性能衰減，以咱們評測過的三星860QVO為例，其1TB版本的緩外寫入速度隻有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固态硬盤的定位依舊是儲物盤，不太适宜頻繁讀寫的作業環境。

随着固态硬盤産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争論，取而代之的是，我們見到越來越多的消費者在讨論何種固态硬盤适合用在何種應用場景，這恰恰是固态硬盤真正融入到我們生活的證明。

目前消費級固态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。不過随着PCIeGen5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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