事物的发展并不总是朝着更好的方向前进。 近期，固态硬盘（SSD）制造商为了在有限的体积内塞入更多的存储空间，开始在速度和可靠性之间做出权衡。 虽然NVMe和PCIe等协议正在不断提速，但部分固态硬盘的性能却出现了倒退的现象。
问题根源：QLC 闪存
问题的关键在于成本。 固态硬盘的制造成本相对较高，很少有消费者愿意花费200美元购买512GB的固态硬盘，因为他们可以用不到50美元的价格购买“2000GB”的机械硬盘。 制造商为了促进更大容量产品的销售，不得不寻找降低成本的方法。
固态硬盘制造商在降低成本的同时增加存储容量，但这往往会牺牲性能和耐用性。 虽然大容量固态硬盘变得越来越便宜，但固态硬盘技术的每一次进步都需要做出权衡。目前，我们正目睹四层单元（QLC）固态硬盘的兴起，这种技术允许每个存储单元存储4位信息。 QLC尚未完全取代标准的固态硬盘，但一些采用该技术的驱动器已进入市场，并暴露出一些问题。
具体而言，固态硬盘制造商必须找到一种方法，在相同大小的NAND闪存芯片（固态硬盘实际存储数据的部分）中塞入更多空间。 传统上，这种方法是通过缩小制程节点来实现的，使闪存内的晶体管变得更小。 但随着摩尔定律的放缓，制造商不得不变得更具创造力。
巧妙的解决方案是多层NAND闪存。NAND闪存可以在一个单元中长时间存储特定的电压水平。传统的NAND闪存存储两个级别——开和关。 这被称为SLC闪存，速度非常快。但由于NAND本质上存储的是模拟电压，因此可以使用略微不同的电压水平来表示多个位，如下所示：
如上图所示，问题在于其复杂度呈指数级增长。SLC闪存只需要有电压或没有电压两种状态。 MLC闪存需要四个电压水平。TLC需要八个。 而去年进入市场的QLC闪存则需要16个不同的电压等级。
这会导致许多问题。随着电压水平的增加，区分这些位变得越来越困难。这使得QLC闪存比TLC闪存密度高25%，但速度明显较慢。读取速度并没有受到太大的影响，但写入速度会下降。大多数固态硬盘（使用较新的NVMe协议）在持续读写（即加载或复制大文件）时的速度约为1500MB/s。但QLC闪存的持续写入速度只有80-160MB/s，这甚至比一些性能不错的机械硬盘还要慢。
QLC 固态硬盘的故障率更高
与机械硬盘相比，所有固态硬盘的写入耐久性通常较差。每次向固态硬盘中的单元写入数据时，它都会慢慢磨损。擦除单元应该会消除其中的电子，但总会有一些残留，导致“0”单元随着时间的推移越来越接近“1”。随着时间的推移，控制器会通过施加校正电压来弥补这一点，当有足够的电压空间时，这不成问题。但QLC闪存却不具备这样的优势。
SLC闪存的平均写入耐久性为100,000次编程/擦除周期（写入操作）。MLC闪存的写入周期在35,000到10,000次之间。TLC闪存的写入周期约为5,000次。而QLC闪存仅有1,000次。这使得QLC闪存不适合频繁访问的驱动器，例如启动盘，这些驱动器的写入频率非常高。
总结来说，不要购买QLC驱动器作为操作系统驱动器。它们的可靠性太差，不能保证它们不会在几年内退化。我们建议使用大容量的QLC驱动器作为机械硬盘的替代品，并使用快速的SLC、MLC或TLC驱动器作为您的主要操作系统驱动器。对于笔记本电脑来说，这可能是一个问题，因为你没有太多选择，但QLC仍然是一项新技术，尚未大规模应用于笔记本电脑。
高效的缓存隐藏了这些问题
此时，你可能会问，为什么QLC在客观上比其他闪存类型慢并且故障率更高的情况下仍然存在？你显然不能推销降级的产品，但固态硬盘制造商已经找到了隐藏这些问题的方法——缓存。
QLC固态硬盘将驱动器的一部分用作缓存。该缓存忽略了它应该是QLC的事实，而是像SLC闪存一样运行。缓存的大小通常比它所占用的实际驱动器空间小75%，但速度要快得多。
缓存中的数据可以以与其他高端固态硬盘相同的速度写入，然后由控制器缓慢刷新并归类到QLC单元中。但是，当缓存已满时，控制器必须直接写入速度较慢的QLC单元，这将导致长时间写入时的性能显著下降。
以下是Tom’s Hardware对Crucial P1 500GB（一款消费级QLC固态硬盘）的基准测试，该测试清楚地展示了这个问题：
代表Crucial P1的红线以稳定的NVMe速度运行，尽管与一些高端产品相比稍慢。但是，在写入约75GB的数据后，缓存已满，可以看到QLC闪存的真实速度。这条线直线下降到大约80MB/s，比大多数机械硬盘的持续写入速度还要慢。
TLC驱动器ADATA XPG SX8200也显示出相同的特性，但下降后的原始TLC闪存仍然更快。大多数其他驱动器也采用这种缓存方法，因为它可以加快对驱动器的快速、小型写入速度（这是最常见的）。但是，持续写入才是你最容易注意到的问题。你不会注意到一个小型文件复制需要0.15秒而不是0.21秒，但是如果一个大型文件需要额外的10分钟，你肯定会注意到。
你很容易将其视为边缘情况，但缓存不会永远保持在75GB。当你填满驱动器时，缓存会变小。根据Anandtech的测试，对于英特尔SSD 660p系列，当驱动器几乎已满时，512GB型号的缓存会减少到只有6GB，即使剩余128GB空间也是如此。
这意味着如果你装满了固态硬盘，然后尝试从Steam安装20-30GB的游戏，前6GB会以非常快的速度写入驱动器，然后你将开始看到剩余文件的写入速度下降到80MB/s左右。
当然，在这个例子中，你可能会受到下载速度的限制，但在更新的情况下（需要下载然后替换现有文件，实际上需要两倍的空间），问题会更加明显。你将完成下载，然后不得不永远等待它的安装。
那么你是否应该避免购买QLC？
你绝对应该避免购买512GB的QLC驱动器（以及更少容量的驱动器，一旦生产变得更便宜），因为它们没有什么意义。你会更快地填满它们，并且当缓存已满时，它们会变得更小，从而导致速度显著下降。此外，它们目前并不比替代品便宜多少。
尽管存在缺点，但当你查看更大容量的驱动器时，QLC闪存并不算什么大问题。660p的2TB型号在填满时至少有24GB的缓存。它仍然是QLC闪存，但对于一个大多数时间运行速度非常快且价格合理的2TB固态硬盘来说，这是一个可以接受的折衷方案。
鉴于其巨大的容量，基于QLC的固态硬盘可以作为机械硬盘的不错替代品，前提是你定期备份以防万一。它最适合你访问频率不高但希望访问时速度非常快的数据，并且在使用了合适大小的SLC缓存之后，大多数持续写入操作将会相当快，直到你填满驱动器为止。
由于可靠性问题，你应该避免将其用作启动盘或用于任何需要频繁写入的情况。
在制造的其他方面仍然有很多进步的空间——更好的控制器能够处理更多的闪存芯片，随着制程节点的成熟而变得更便宜的闪存芯片，也许还有其他新技术。QLC闪存不会很快成为标准；目前，它只是另一种选择。你只需在购买固态硬盘时，检查技术规格并注意用于制造它们的闪存类型即可。