固态硬盘技术详解：从SLC到PLC
固态硬盘 (SSD) 可以显著提升老旧电脑的性能，并使新电脑运行速度飞快。 然而，在选购固态硬盘时，您可能会被诸如 SLC、SATA III、NVMe 和 M.2 等术语所困扰。 这些术语到底代表什么意思呢？ 让我们一起深入了解一下！
存储单元的重要性
当前的固态硬盘使用 NAND 闪存进行数据存储，其基本构成单元是存储单元。 这些存储单元是固态硬盘中写入数据的基本单位。 每个存储单元可以存储一定数量的比特，这些比特以 1 或 0 的形式记录在存储设备上。
单层单元 (SLC) 固态硬盘
单层单元 (SLC) 固态硬盘是最基本的固态硬盘类型。 每个 SLC 存储单元仅存储 1 个比特。 虽然容量不大，但它具有显著的优势。 首先，SLC 固态硬盘是速度最快的类型。 它们也更耐用、更不易出错，因此被认为是比其他类型更可靠的选择。
SLC 固态硬盘在数据丢失难以容忍且持久性至关重要的企业环境中非常受欢迎。 然而，SLC 固态硬盘通常价格较高，不常用于消费级市场。 比如，我曾在亚马逊上看到一款 128GB 的企业级 SLC 固态硬盘，其价格与 1TB 的消费级 TLC NAND 固态硬盘相当。
如果您看到消费级 SLC 固态硬盘，它可能使用了不同类型的 NAND 和 SLC 缓存来提升性能。
多层单元 (MLC) 固态硬盘
英特尔S3520系列MLC固态硬盘。
多层单元 (MLC) 固态硬盘中的“多”并不是很准确。 它们每个存储单元仅存储 2 个比特，这其实算不上“多”，但有时，技术命名方案并不总是符合预期。
MLC 固态硬盘比 SLC 固态硬盘稍慢，因为将两个比特写入一个存储单元比仅写入一个比特需要更多时间。 它们的耐用性和可靠性也会受到影响，因为数据写入 NAND 闪存的频率高于 SLC 固态硬盘。
尽管如此，MLC 仍然是一种可靠的固态硬盘类型。虽然它们的容量不像其他类型那么大，但您仍然可以找到 1TB 的 MLC 固态硬盘。
三层单元 (TLC) 固态硬盘
顾名思义，三层单元 (TLC) 固态硬盘每个存储单元写入 3 个比特。 目前，TLC 是最常见的固态硬盘类型。
与 SLC 和 MLC 固态硬盘相比，它们在更小的封装中提供了更大的容量，但相对而言，速度、可靠性和耐用性有所牺牲。 这并不意味着 TLC 固态硬盘不好。 事实上，它们可能是目前大多数用户的最佳选择，尤其是当您正在寻找高性价比产品时。
不要被耐用性降低的概念所吓倒，TLC 固态硬盘通常可以使用数年。
写入兆字节 (TBW)
通常，固态硬盘的耐用性以 TBW（写入的 TB）来表示。 这是指在驱动器发生故障之前可以写入驱动器的总数据量，以 TB 为单位。
例如，三星 860 Evo (一款几年前流行的固态硬盘) 的 500GB 型号的 TBW 等级为 300TB，而 1TB 型号的 TBW 等级为 600TB。 这些数据量非常大，所以这样的驱动器应该可以为您服务很多年。
TBW 也是一个 “安全级别”的估计值。固态硬盘通常会超出这些限制。 不过，为了安全起见，请务必备份数据，以最大程度地减少数据丢失的风险，尤其是在使用旧驱动器时。
四层单元 (QLC) 固态硬盘
英特尔的 660p 是 2018 年发布的早期消费级 QLC 固态硬盘。
四层单元 (QLC) 固态硬盘每个存储单元可以写入 4 个比特。 您是否感受到了某种模式？
与其它类型相比，QLC NAND 可以封装更多的数据。 然而，目前，QLC 固态硬盘在性能方面受到很大影响。 在进行大文件传输（例如，40GB 或更大）时，当缓存耗尽时，尤其如此。 这可能只是一个短期问题，因为制造商正在尝试优化 QLC 技术。
此外，耐用性也是一个问题。 预算级的 Crucial P1 QLC NVMe 驱动器，其 500GB 型号的 TBW 评级仅为 100 TBW，1TB 型号的 TBW 评级仅为 200 TBW。 与 TLC 相比，这是一个下降，但对于家庭使用而言仍然足够好。
五层单元 (PLC) 固态硬盘
每个存储单元可写入 5 个比特的 PLC 固态硬盘尚未在消费级市场普及，但它们正在开发中。 东芝在 2019 年 8 月下旬提到了 PLC 驱动器，英特尔也在下个月提到了 PLC 驱动器。 PLC 驱动器应该能够在固态硬盘中封装更多容量。 然而，在耐用性和性能方面，它们将面临与 TLC 和 QLC 相同的问题。
我们建议您在早期 PLC 固态硬盘上市后再购买，并查看相关的评测。 此外，请务必查看 TBW 评级，以了解它们可以持续使用多长时间，以及 TBW 在现实世界中的实际表现如何。
例如，我们上面提到的 QLC 驱动器具有较低的 TBW 评级，但它仍然可以在五年内每天写入大约 54GB 的数据。 很少有用户会在家庭环境中写入如此多的数据，因此尽管 TBW 评级较低，但您可以预期该驱动器能够持续使用很长时间。
其他固态硬盘术语
三星 3D NAND 闪存的早期示例。
这些是 NAND 闪存的基本类型，这里还有一些术语可能会帮助您理解：
3D NAND： 一度，NAND 制造商试图将 NAND 存储单元更紧密地放置在平面上，以使驱动器更小并增加容量。 这在一定程度上奏效了，但是当单元过于紧密时，闪存开始失去可靠性。 为了解决这个问题，他们将存储单元堆叠在一起以增加容量。 这通常被称为 3D NAND，有时也称为垂直 NAND。
磨损均衡技术： 固态硬盘的存储单元在使用时会开始退化。 为了帮助驱动器长时间保持良好状态，制造商采用了磨损均衡技术，该技术试图尽可能平均地将数据写入存储单元。 它不会一直在驱动器的同一部分写入某个块，而是均匀地分配数据，因此所有单元格都以相对相同的速率填充。
缓存： 每个固态硬盘都有一个缓存，数据在写入驱动器之前会在其中短暂存储。 这些缓存对于提高固态硬盘性能至关重要。 它们通常由 SLC 或 MLC NAND 组成。 当缓存已满时，性能往往会显著下降，对于某些 TLC 和大多数 QLC 驱动器尤其如此。
SATA III： 这是用于 PC 的最常见的硬盘和固态硬盘接口。 在这种情况下，“接口”只是指驱动器如何连接到主板。 SATA III 的最大吞吐量为每秒 600 兆字节。
NVMe： 此接口将固态硬盘连接到主板。 NVMe 通过 PCIe 传输，速度极快。 目前，消费级 NVMe 驱动器的速度大约是 SATA III 的三倍。
M.2： 这是 NVMe 驱动器的外形尺寸（物理尺寸、形状和设计）。 它们通常被称为“口香糖”驱动器，因为它们很小且呈矩形。 它们适合大多数现代主板上的特殊插槽。
我们对现代固态硬盘中使用的 NAND 闪存的快速入门到此结束。 现在，您已经准备好出发并选择最适合您需求的驱动器了。