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这些 SSD 的内部构造
MSATA SSD 固态硬盘关键部分组成
- 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。
M.2 NVMe SSD 固态硬盘关键部分组成
- 闪存(NAND 闪存）：这是固态硬盘真正的” 数据仓库” 。数据以电荷形式存储在这些芯片上的微小半导体单元中。多个闪存芯片的组合提供了固态硬盘的总存储容量（如 256GB 、 1TB 、 2TB 、 4TB 、 8TB）。
- 控制器：固态硬盘控制器是固态硬盘的 “大脑” 。它管理数据流（读/写），协调闪存芯片，执行纠错（ECC），实现磨平 (均匀分散写入以延长寿命），并处理垃圾回收（清理删除的数据）。.
- 接口：这是连接固态硬盘和电脑主板的” 桥梁” 。常见的接口包括较早的 SATA（串行 ATA）和速度更快的 PCIExpress（PCIe）。
- 缓存(通常 DRAM 高速缓存)：它是一个快速的” 暂存区” 。可加快对映射表（数据位置索引）的访问速度，并缓冲数据，提高响应速度（尤其是小文件）。无 DRAM 的固态硬盘使用 HMB（借用系统 RAM）或 SLC 缓存等替代方案。
这四个核心部件共同构成了我们使用的小巧而强大的固态硬盘。没有活动部件是其革命性优势的基础。
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。
* NAND 闪存芯片根据每个单元（Cell）可以存储的信息量（比特,bit），分为 SLC（Single level Cell,1 位）、 MLC（Multi Level Cell,2 位）、 TLC（Triple Level Cell,3 位）、 QLC（Quadruple Level Cell,4 位）、 PLC（Penta Level Cell,5 位）等不同规格。单元的信息存储容量越大，意味着单位面积内可储存的数据越多。
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 、 PLC 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。
五层单元 (Penta Level Cell，简称 PLC)
PLC 是 Penta-Level Cell 的缩写，意思是每个存储单元存储 5 位数据。这 5 位数据对应 32 种不同的阈值电压状态。与 QLC 的 16 种状态相比，PLC 需要在相同的物理电压窗口内精确定义两倍数量的电压电平。目前，这项技术仍处于开发和验证阶段，Solidigm 等领先制造商已率先展示了原型产品，指明了高密度存储的未来方向。
总结
通过以上的对比分析，你应该对 SLC 、 MLC 、 TLC 、 QLC 、 PLC 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 | PLC 五层单元 |
| 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 | 5 |
| 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 | 超大规模 冷数据存档 |
固态硬盘的闪存颗粒有 SLC/MLC/TLC/QLC/PLC 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 PLC，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 、 QLC，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
- https://www.oscoo.com/cn/news/what-is-an-ssd-the-complete-guide/
- https://www.oscoo.com/cn/news/plc-nand-flash-technical-principles-challenges-and-future-outlook/