SSD 固态硬盘颗粒：SLC/MLC/TLC/QLC 有什么区别？

在 SSD 固态硬盘的时候，我们经常会看到闪存类型为 SLC、MLC、TLC、QLC 几种闪存芯片，不同闪存芯片的产品，在读取速度、寿命、价格上有所不同。那么 SLC、MLC、TLC、QLC 闪存芯片颗粒哪个好? 有什么区别?

剖析 SSD

在详细分析这个问题前，我们可能需要先了解一下 SSD 的内部构造：

• A.NAND 闪存：SSD 储存数据的部分，以非易失性，即断电后仍能保存数据的内存块。
• B.DDR 内存：少量的易失性内存 (需要电源来维护数据) 用于缓存未来访问的信息。
• C. 主控芯片：连接 NAND 闪存与计算机之间的主要电子组件。

什么是 NAND 闪存?

NAND 闪存是比传统硬盘驱动器更好的存储设备，它使用的是非易失性存储技术，即断电后仍能保存资料的存储设备。

NAND 闪存由多个以 (bit) 为单位的单元构成，这些位通过电荷被打开或关闭，如何组织这些开关单元来储存在 SSD 上的数据，也决定了 NAND 闪存的命名，比如单层单元 (SLC) 闪存在每个存储单元中包含 1 个位。

由于 SSD 电路板规格具有行业标准尺寸，因此同样的单元物理空间下，多层单元 (MLC) 能使容量翻倍，三层单元 (TLC) 更能使容量变为三倍，基于这种发展，为 SSD 趋向大容量开辟了道路。在性能、体积的优势基础上，NAND 闪存目前发展的方向便是降低每比特存储成本、提高存储容量，因此就有了后来的四层单元 (QLC)，每个存储单元有 4 个 bits 的格式。

但是，并非单元层数越多就越好，不同层级的单元 NAND 闪存有不同的特点，您可以通过下面对 SLC、MLC、TLC、QLC 的介绍，了解自己对不同 NAND 闪存的基础需求，选择适合自己的 SSD。

单层单元 (Single Level Cell，简称 SLC)

SLC(单层存储单元) 全称是 Single-Level Cell ，即 1bit/cell，单层电子结构，每个 cell 可以存放 1bit 数据，SLC 达到 1bit/cell，写入数据的时候电压变化区间小，P/E 寿命较长，理论擦写次数在 10 万次以上，这种类型的闪存由于其使用寿命，准确性和综合性能，在企业市场上十分受众。但由于储存成本高、存储容量相对较小，在家用市场则不太受青睐。

优点：

• 读写速度最快的 NAND 闪存芯片规格。
• 与任何其他类型的闪存相比，擦写寿命和读写循环的周期最长。
• 读取/写入错误的发生几率更小，并可在跨度更大的温度范围内正常运行。

缺点：

• 市场上最昂贵的 NAND 闪存类型。
• 通常只有较小的容量。

建议使用对象：需要大量读取/写入周期的工业级负载，例如服务器。

多层单元 (Multi Level Cell，简称 MLC)

MLC(双层存储单元) 全称是 Multi-Level Cell，即 2bit/cell，使用高低电压的而不同构建的双层电子结构，MLC 达到 2bit/cell，P/E 寿命较长，理论擦写次数在 3000-5000 次左右，成本相对较高，但是对于消费级来说也可以接受，多用于家用级高端产品中。

优点：

• 扩展的 SSD 的容量，也拥有合理的性价比。
• 比 TLC 闪存表现更加稳定。

缺点：不如 SLC 闪存那般耐用可靠。

建议使用对象：较频繁地使用计算机的用户或游戏玩家。

三层单元 (Triple Level Cell，简称 TLC)

TLC(三层存储单元) 全称是 Trinary-Level Cell，即 3bit/cell，三层式存储单元，是 MLC 闪存延伸，TLC 达到 3bit/cell，由于存储密度较高，所以容量理论上是 MLC 的 1.5 倍，成本较低，但是 P/E 寿命相对要低一些，理论擦写次数在 1000-3000 次不等，是目前市面上主流的闪存颗粒。

TLC 闪存是闪存生产中最低廉的规格，其储存达到了 3 位/单元，虽然高储存密度实现了较廉价的大容量格式，但其读写的生命周期被极大地缩短，擦写寿命只有短短的 500~1000 次，同时读写速度较差，只适合普通消费者使用，不能达到工业使用的标准。

优点：较低的生产成本开启了廉价大容量 SSD 市场。

缺点：与 SLC、MLC 相比，TLC 储存单元的擦写寿命要短得多。 • 理论上读写速度与 SLC、MLC 相比最慢。

建议使用对象：对存储需求不大的轻度使用需求的计算机用户，比如只使用上网、邮件等简单功能的上网本、平板。

四层单元 (Quad-level cells，简称 QLC)

QLC(四层存储单元) 全称是 Quad-Level Cell，即 4bit/cell，四层式存储单元，QLC 闪存颗粒拥有比 TLC 更高的存储密度，同时成本上相比 TLC 更低，优势就是可以将容量做的更大，成本上更低，劣势就是 P/E 寿命更短，理论擦写次数仅 150 次。

优点：QLC 总成本更低，进行存储时依靠更少驱动器来实现。此外，QLC 还具有更多容量，储存密度高，从而获得更好的效益。

缺点：与 SLC、MLC 相比，QLC 的性能和写入寿命有所降低，但与 TLC 相当。

建议使用对象：比较适合把 QLC SSD 作为数据仓库的用户。如果你对数据存储量的需求较大、平时对计算机进行轻度使用 (写入操作少)、或者追求较低价格，建议选用 QLC。

QLC 寿命得到延长

前几年外界预测 QLC(四层单元) 可擦写寿命仅有 100-150 次，有很多用户都担心 QLC 不耐用。但后来美光、东芝等品牌商均表示 3D QLC 闪存能经受 1000 次擦写，比外界预测的寿命多了十倍。其实，QLC 的擦写寿命有所延长要归功于 3D NAND。

一般来说，采用更先进的制作工艺能显著提升 SSD 的存储容量，但是 SSD 的寿命会变短。如今有一种新型的 3D NAND 技术，一方面能让固态硬盘的寿命不变，另一方面能让固态硬盘获得更大容量。该技术的概念其实非常简单：不同于将存储芯片放置在单面，3D NAND 技术可以把存储单元堆叠最高 32 层。这样一来，单个 MLC 存储芯片上可以增加最高 32GB 的存储空间，而单个 TLC 存储芯片可增加 48GB。

不过 QLC 固态硬盘的寿命有限，仍然比不上 SLC 和 MLC 存储芯片。在此，建议大家尽量不要把 QLC 固态硬盘作为下载盘，作为数据仓库则会更加合适。

QLC 颗粒为什么不好?

每一个 Cell 单元存储数据越多，单位面积容量就越高，但是同时会导致不同电压状态越多，并且越难控制，所以采用 QLC 颗粒的固态，虽然容量更大价格更便宜，但是稳定性较差，并且 P/E 寿命较低，速度最慢。

QCL 颗粒总结

QLC NAND 最大的优势就是在于成本更低，相同的成本下能够做出更大容量的 SSD，容量将不再受到限制，1TB 容量对于 QLC 颗粒来说，都是小意思，几十到上百 TB 才是主流，大容量固态硬盘时代开始了。但是对于 P/E 寿命和速度来说，这是 QLC 颗粒最大劣势之处，P/E 寿命的公式是擦写次数*容量/每天擦写量/365，但是 QLC 颗粒的固态硬盘容量都很大，假设 1 个 1TB 的 QLC 颗粒的固态硬盘，每天擦写 100G，也就是它的寿命=1024*100/100/365，约 2.8 年，还有这个最大写入次数也是理论上的，超出不一定就 100% 坏了，关键电脑不可能每天打开，也有休息的时候，加之每天不可能都擦写 100G，所以它的寿命也是不用太担心的，等待固态硬盘坏了，整台电脑也淘汰了。

QLC 颗粒相信不少用户会说是技术倒退，但是对于厂商来说，目前用户对存储容量需求随之提高，目前 TLC 和 MLC 颗粒大容量的固态硬盘价格偏贵，更低成本更大容量才是未来趋势，相信 QLC 颗粒会使得固态硬盘进入大容量廉价时代。

总结

通过以上的对比分析，你应该对 SLC、MLC、TLC、QLC NAND 闪存之间的差异有了一定的了解，对于为什么某些同等容量的 SSD 会显著高于同类产品也应该具备一定的洞察力，通过下面的对比表格，你可以更加直观地看到它们之间的差异。

Flash 类型	SLC 单层单元	MLC 多层单元	TLC 三层单元	QLC 四层单元
擦写寿命	90,000-100,000	8,000-10,000	500-1000	1000
每个单元的位数	1	2	3	4
写入速度 （星越多，写越快）	★★★★★	★★★☆☆	★★☆☆☆	★★☆☆☆
耐用度 （星越多，越耐用）	★★★★★	★★★☆☆	★★☆☆☆	★★☆☆☆
价格 （星越少，价越低）	★★★★★	★★★☆☆	★★☆☆☆	★☆☆☆☆
适合人群	工业/企业	普通消费者 游戏玩家	轻度消费者	数据存储 量大的用户

固态硬盘的闪存颗粒有 SLC / MLC / TLC / QLC 之分，寿命上最好的是 SLC，但在消费级市场是见不到的，所以最好的就是 MLC，其次是 TLC，以及新出的 QLC，关于它们的寿命也不用太纠结，因为估计也不会有人一天写入几百 GB 的文件，正常使用都可以用很多年的。

以 500G 硬盘为例，假如每天写入 50G 数据，各个颗粒按照最低擦写次数计算, 年限或如如下

• SLC 理论寿命=500*100000/50=1000000 天=2739.72 年;
• MLC 理论寿命=500*3000/50=30000 天=82.19 年;
• TLC 理论寿命=500*500/50=5000 天=13.69 年;
• QLC 理论寿命=500*150/50=1500 天=4.1 年。

注：P/E 寿命计算公式 = 容量 * 擦写次数 / 每天擦写量 / 365

另外现在体质好一些的 TLC 颗粒，已经可以干掉部分 MLC 了。

所以部分担心 SSD 寿命渣的朋友们可以放心了。一般来讲，鉴于现在全球内存、闪存价格飞涨，所以个人认为，如果你有自行购买 SSD 的需求，在预算满足的情况下，尽量挑贵的买，肯定是比那些便宜的 SSD 好很多的。

不过现在低端的 SSD 大部分都是 TLC，东芝，三星和闪迪的所谓性价比的 SSD 大多都是 TLC，低端 TLC 是大势所趋。中端产品大部分都是 MLC，企业级的高端产品还是是 SLC。

不过按正常使用，TLC 所谓的 1000pe 的寿命完全够用，不用担心。

部分文章内容来源参考：

• https://www.reneelab.com.cn/difference-slc-mlc-tlc.html
• https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/support/articles/000056670/memory-and-storage/client-ssds.html
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/372337270