首先介紹一下零售級固态硬盤一般使用的閃存有，SLC，MLC，TLC等。各閃存的特點分别為SLC速度快，價格貴，（基本絕迹）。MLC速度一般，價格适中（零售基本絕迹）。TLC速度較慢，價格便宜（當家主力）。當固态硬盤的主力閃存進入TLC時代勢必會有閃存直寫速度低的問題需要去面對，要想整明白TLC閃存寫入速度較MLC和SLC慢的問題那就先要了解SLC，MLC，TLC的工作狀況。

閃存的基本存儲原理是根據浮栅晶體管中所鎖定的電子數來确定此單元表示的數據，SLC儲存二個狀态1，0；MLC可以儲存四個狀态11，10，01，00；TLC可以存儲8個狀态111，110，101，100，011，010，001，000。關于閃存速度我們可以簡單的理解成住一要尺寸的杯子裡倒水。把SLC閃存理解成一個無刻度标識的水杯，水龍頭可以開最大的水量進行注水，把MLC閃存理解成有4個刻度的杯子當我們用水龍頭往杯子裡倒水的時候就需要适當減少水龍頭的水量以達到精确，而TLC閃存則是有8個刻度的水杯，當通過水龍頭住我們杯子裡倒水，水龍頭的水量較MLC要更小了。

随着閃存3D堆疊的技術發展，數據校驗技術進一步完善，TLC閃存的壽命也已經過萬次，為了盡可能的保持固态性能TLC閃存在實際應用中大量的使用了SLC 緩存的加速策略。一般會采用動态SLC緩存和固定SLC緩存。

1：動态容量，顧名思義，把整個固态硬盤剩餘容量來劃分SLC Cache。這個模式的優點就是容量越大，會有更大的緩存冗餘，在硬盤空間還不是很飽和的狀态下時，寫入數據會非常漂亮，缺點随着硬盤空間占用，整個硬盤的性能也會随着占用率提高而逐漸下降，整個硬盤的使用體驗一緻性稍差。随着固态固件的智能化提升，主控會更加合理的去劃分空間，以保障用戶在使用過程中盡可能的實現一緻。極限使用下SLC緩存爆掉後也會出現地闆寫入速度，因為主控要一邊釋放SLC緩存，一般完成TLC直寫。

2：固定容量，固定容量的SLC 緩存通常是SSD廠家根據應用場景的研究，再結合SSD的容量而設置一個固定的容量來做為SLC緩存。需要注意的是，固定容量的SLC 緩存用掉一部分後，主控及固件會判斷固态使用環境，動态的釋放SLC緩存；所以這個“固定容量”其實是循環使用的。隻有少數工況下SLC緩存，固态對TLC進行直寫。

例如緻态TiPlus5000 1T版本固态就是采用80G固定容量SLC緩存容量的方案。簡單理解當寫入小于，等于80G時固态可以提供非常強悍的寫入性能，當超過80G時固态會出現一次速度下降固态進入TLC直寫模式，絕大多數的時候不會超過SLC緩存之外的寫入。

1.第一段為SLC寫入階段，當SLC達到寫入阈值後會轉到TLC階段；

以緻态TiPlus5000 1T版本為例，在前80G時寫入速度為連續寫入速度在前80G保持在2500MB/s到2800MB/s之間，這個速度的達成正是因為緻态廠家為TiPlus5000 1T版本設置了80G的SLC緩存，即SLC Cache。緻态TiPlus5000 使用的是長江存儲Xtacking® 2.0專利架構的第三代3D NAND，TLC原廠閃存顆粒，它的SLC Cache是通過将一部分TLC模拟成SLC的工作模式來是實現的。這80G SLC Cache的存在可以極大的提升連續寫入速度（連續寫入不超過80G的情況下），從而大幅提升使用感受。80G的SLC Cache日常家用一般極少會碰到不夠的情況，所以我們一般都是在享受SLC Cache的加速，即我們基本都是處于第一階段。

需要強調的是，SLC Cache是一個動态循環補充的過程，即如果你像我一樣對緻态TiPlus5000 1T版本連續寫入了120G的文件，并不代表SLC Cache就永遠沒有了，主控會及時補充劃分新的SLC Cache出來，當你下次連續寫入一個50G的文件時，你依然會處于高速的第一階段狀态上。

2.第二段為TLC寫入階段，此階段的速度為純TLC速度；

第二階段我們仍然以緻态TiPlus5000 1T版本為例，從上圖我們可以看到從80G附近，寫入速度有一個明顯的下降，直接降到了1350MB/s，這個1350MB/s的速度就是第二階段，即TLC直寫階段，這一階段的速度也就是大家所常說的緩外速度。這個階段很好理解，就是沒有SLC Cache的加持了，這一階段在很大程度上算是TLC顆粒本身的直寫速度。以緻态TiPlus5000 1T為例，它的緩外速度從上圖可以看出在1350MB/s，屬于較好的緩外速度，其它原廠品牌的一些競品大約隻有480MB/s到530MB/s，抛開主控、固件等影響因素，我們可以理解為長江存儲第三代3D NAND，TLC閃存在閃存直寫性能方面比較優秀。

目前，絕大多數零售SSD産品基本是采用較大固定容量SLC Cache和動态SLC Cache的設計方案，所以基本上SLC Cache都很大，我們日常家庭使用能夠碰到第二階段的機會并不多，但是對于一些有大容量連續寫入的用戶來說，這個階段的寫入性能對于使用體驗的影響是非常大的，所以對于這部分用戶來說，選擇一款緩外寫入速度較高的固态至關重要。

3. 第三段速度曲線包含2種行為，一種是merge，即TLC寫入達到阈值後将SLC的有效數據搬移至TLC；另一種繼續TLC寫入。這兩種行為相比于單純TLC寫入會占據更多的時間，直觀表現為速度進一步下降。

最後這個階段也是比較難碰到，需要進行一個足夠大的寫入，當第一階段過去，第二階段進行了很長時間達到一個阈值（不同産品策略不同）會出現上面提到的第三階段。

說到第三階段，首先需要知道merge的意思，比如對緻态TiPlus5000 1T進行一個120G的連續寫入，這時候SLC Cache是要被完全用完的，後面的40G是直接寫入TLC的，但是上文我們提到SLC Cache是動态補充的，這個補充的過程中需要将SLC Cache中的數據“搬運”到TLC當中去，因為咱們在文章最上面說了，TLC和SLC浮栅晶體管中所鎖定的電子數是不一樣的，把SLC Cache中的數據“搬運”到TLC的過程就是merge。

通常時候SLC Cache的釋放一般都會是在SSD閑置的時間自動進行，但是當有一個足夠大的文件連續寫入達到TLC直接的阈值，那麼也會引起SLC Cache的釋放，即同時存在merge和TLC的直寫。當一個人一心二用的時候，工作效率會降低，同樣的道理，當進入第三階段，SSD的性能會相對第二階段再度下降。

最後，我們聊了SLC、MLC、TLC在工作模式上的區别，聊了SLC Cache目前比較流行的兩種形式，聊了寫入三階段，其實總結起來就是SLC Cache是成本和性能相互妥協平衡的産物，SLC Cache提升了TLC固态産品的使用感受，日常家用我們一般都隻會遇到寫入的第一階段，而第二階段隻是偶爾遇到甚至遇不到，至于寫入第三階段，一般是遇不到了。

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