NAND Flash的技術(shù)不斷成長，從單一Cell存儲1bit的SLC，發(fā)展到單一Cell存儲2bit的MLC，再到目前主流的單一Cell存儲3bit的TLC，以及即將普及的單一Cell存儲4bit的QLC，可見NAND Flash的成本隨著每一次技術(shù)革新成指數(shù)倍下降，帶給用戶的是越來越便宜的NAND Flash使用成本。讓我們可喜的是，不論是用在個人電腦中的SSD固態(tài)硬盤還是用在手機中的EMMC/UFS今后的數(shù)年，即便的容量即便不斷翻倍，而購買成本將會越來越便宜。
圖1：全球NAND Flash存儲密度增長趨勢（來源：中國閃存市場）
對于手機來說，我們一般不會給手機換EMMC/UFS。相對手機，SSD我們更容易接觸到，也更容易為PC和筆記本更換，而琳瑯滿目的SSD品牌，讓一般消費者無從下手。我們用一般用戶能抓取到的數(shù)據(jù)，窺探一個SSD的質(zhì)量好與壞，讓一般用戶有機會根據(jù)這些表面數(shù)據(jù)，來選擇合適自己的SSD。
▲京東上SSD品類有8000多個商品可供選擇
一、SSD中所用顆粒數(shù)對固態(tài)硬盤質(zhì)量的影響
前文我們提過，NAND FLASH技術(shù)從SLC發(fā)展到MLC再發(fā)展到TLC，目前NAND FLASH主力提供商包括三星、海力士、東芝、鎂光、英特爾和閃迪（被西部數(shù)據(jù)收購），大批量提供的NAND為TLC（3D NAND制程），少量的MLC。每一家Flash供應(yīng)商有自己的戰(zhàn)略布局，例如三星的Flash在性能上表現(xiàn)優(yōu)越，成為高性能手機EMMC和UFS中的主力供應(yīng)者和首選（華為手機就曾因三星UFS供應(yīng)問題而躺槍）；而Intel的Flash幾乎在手機里面難覓其蹤，因為大量搭配其CPU用在了服務(wù)器領(lǐng)域，以穩(wěn)定性和容量著稱，而非性能。
所以我們在當前市面上非原廠品牌的SSD中，三星和海力士的用到的最少，主流較多的以東芝/閃迪和英特爾/鎂光為主。
任何一個SSD需要兩個部分的協(xié)作方可穩(wěn)定運行，即主控+NAND Flash，如果NAND Flash在SSD市場出現(xiàn)較少，主控對相應(yīng)的NAND Flash的支持也將有限，主控廠商只有對NAND的支持越好，他們的價值才越大，這是基本的商業(yè)邏輯。所以當前市場上雖然主控廠聲稱支持所有原廠NAND，但實際上對韓系支持一般般。
以2015年Intel推出的3D NAND為例，Intel的3D NAND代號是L06B/B0KB，L06B是MLC產(chǎn)品的代號，采用ONFI 4.0標準，Die Size 32GB，16k Page Size，使用4-plane設(shè)計，閃存壽命是3000 P/E。
B0KB則是TLC產(chǎn)品的代號，采用的是同一芯片，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇采用MLC模式和TLC模式，Die Size 48GB，閃存壽命是1500 P/E，由于是TLC所以需要ECC標準是更高的LDPC（SMI主控對Intel提供的LDPC糾錯來提升P/E）。將多個Die進行堆疊封裝為顆粒，單顆顆粒在L06B模式下就能從32G到512G（16層堆疊）可選，而在B0KB模式下，單顆顆?？梢詮?8G到768G（16層堆疊）可選。
圖3：Intel 3D NAND架構(gòu)
通過多Die封裝的方式，可以讓單顆顆粒容量越做越大，這些顆粒在SSD的使用中，這里存在一個很基本的邏輯，即質(zhì)量越高的Die，可封裝的層數(shù)越多，容量越大；一個SSD采用的顆粒數(shù)越少，出問題的幾率越低。故在挑選SSD的時候，顆粒越少同時容量越大，該SSD的質(zhì)量越高。
圖4：近期從某拆解網(wǎng)站上看到的120G采用了8顆TSOP封裝顆粒
入門級120GB，240GB固態(tài)硬盤，若是兩三年前TLC還未普及的時候的產(chǎn)品，有可能會采用多顆顆粒的方式，但是在目前TLC已經(jīng)成為主流的情況下，用戶在選擇的時候還需要先掂量掂量。
圖5：近期從某拆解網(wǎng)站上看到的640G SSD采用單顆BGA封裝顆粒
這顆應(yīng)該就是前面談到Intel TLC單顆能做到的最大容量768GB，選擇制作成SSD開卡為640GB，這個為TLC NAND主流應(yīng)用的典型。
二、OP（Over-Provisioning）預(yù)留空間對質(zhì)量的影響
OP預(yù)留空間，英文名稱Over-Provisioning，是指固態(tài)硬盤內(nèi)部存在的，由主控芯片控制的，用戶不可操作的隱藏空間。這部分空間就是用于主控各種優(yōu)化機制的操作，諸如GC回收，磨損均衡等。通俗來講，預(yù)留的OP空間越多，越能提高固態(tài)主控機制，諸如GC回收，磨損均衡的性能，從而提升和保持固態(tài)硬盤長久的高速而不掉速。同樣，固態(tài)硬盤就會越穩(wěn)定，返修也越低，壽命更長。
圖6：不同使用容量的OP占比
在MLC時代，128G/256G/512G容量較為常見，因為MLC的單一Cell存儲兩個bit相較于TLC的單一Cell存儲3個Bit會更為穩(wěn)定，在邁入TLC時代之后，120G/240G/480G更常見一些，Intel在服務(wù)器市場還會出現(xiàn)360G/800G，而Mircron針對消費類更是喜歡推出275G、525G這種奇葩容量。
我們可以推算出來，用于服務(wù)器的360GB，如果用512GB，OP預(yù)留值達42%；用于消費類的275G，如果用192G+96G（與Intel共廠生產(chǎn)的B0KB），則OP值為4.7%?？梢钥吹剑瓘S在制作SSD的時候，根據(jù)不同市場設(shè)定不同的OP值來滿足于市場。對于非原廠類的品牌，若是TLC產(chǎn)品，必然是OP值越大越好。
圖7：組裝機電商用320G做主力硬盤降低返修率
可以觀察到，國內(nèi)較大規(guī)模的組裝機電商經(jīng)常用到320GB，160GB這種容量來組裝，原因是這類產(chǎn)品有較大OP預(yù)留，如果是192GB但是使用160GB，OP值為20%，通過降低返修率，可以降低其返修帶來的往返運費。
圖8：Intel針對服務(wù)器使用的S3520系列
S3520寫采用的是MLC顆粒，入門級的150GB如果用256GB顆粒制作，預(yù)留的OP值達70%。通過大量的OP值預(yù)留，可以穩(wěn)定的運行在服務(wù)器上，這也是印證了前文所提及的Intel的NAND Flash的企業(yè)戰(zhàn)略--滿足于服務(wù)器的需求。
三、不要被SSD速度“誤導(dǎo)”了
一個SSD的速度取決于兩個層面，即主控的運作方式和所采用的NAND Flash。在NAND FLASH的速度層面，三星一直是Bug般的存在，其速度在同級別NAND Flash中確實不可匹敵；而在主控層面，不同的解決方案帶來以不同的SSD表現(xiàn)。
當前所有的SSD的主控均有對SSD進行優(yōu)化，在當前的TLC時代，主控給出廉價解決方案為：將TLC模擬SLC模式，先讓SLC這部分當搬運工，數(shù)據(jù)寫入SLC，這樣效率最高；SLC寫完之后，主控親自上陣當搬運工，所以體現(xiàn)為TLC真實速度。
因為前面提到TLC是1個Cell存儲3個bit，SLC是1個Cell存儲1個bit，故TLC模擬SLC模式只能模擬到全盤的1/3容量，這部分寫完后會體現(xiàn)TLC的本身速度。為了滿足不同用戶的需求，靠賣主控吃飯的主控廠，還給出另外一個解決方案，即：在TLC模擬SLC的同時，增加一顆DDR緩存顆粒，讓緩存顆粒協(xié)助搬運數(shù)據(jù)，一般是1G應(yīng)對1M的匹配關(guān)系。
圖9：不帶緩存480G SLC模式下的測試（40G寫入）
圖10：不帶緩存480G填充全盤1/3以上測試（40G寫入）
圖11：帶緩存的500G填充全盤1/3以上測試（40G寫入）
這個工具叫做HD Tune Pro，這款工具能讓用戶實打?qū)嵉臏y試出SSD的真實效能，能不輕易被品牌工廠誤導(dǎo)。之所以沒有測試填充后的讀取，是因為SSD的讀取基本是不變的，一般我們用到SSD的時候，比如說玩游戲，也是讀取操作，寫入操作是僅在于大量拷貝的時候才會有，所以作這個比較是為了讓大家了解一款SSD的寫入性能。
通過上面三張圖的比較我們可以看到以下結(jié)論：
1、不論是帶DDR方案還是不帶DDR方案，就寫入比較而言，模擬SLC段的寫入都是大同小異的
2、當1/3的SLC模式填充完之后，寫入會出現(xiàn)變化。主控帶DDR的解決方案的平均速度是不帶DDR的平均速度的一倍以上。
3、不論是帶DDR還是不帶DDR方案，均會出現(xiàn)最低速度低于10M的情況，這是因為主控在搬運數(shù)據(jù)的時候的垃圾回收功能決定的。在看一個SSD的寫入的時候，最好參考值是平均寫入速度，最高值和最低值均只能作參考。
大容量SSD時代來臨的時候，我們購買SSD不再是用于裝個操作系統(tǒng)，SSD實現(xiàn)的功能是存儲功能，用更為穩(wěn)定的SSD取代HDD來實現(xiàn)存儲，對于不同用戶需求來說，對寫入速度有不同的要求，如果每天需要大量的拷貝，選擇帶DDR的解決方案或者三星的SSD會是最好的選擇。
四、國產(chǎn)NAND Flash任重而道遠。
最后，我們來看看國產(chǎn)NAND Flash的趨勢和進度。
在CITE2018展會上開幕式上，長江存儲宣布32層64Gb 3D NAND Flash存儲器將會在2018年達成小規(guī)模量產(chǎn)的目標，2019年64層128G 3DNAND Flash儲器則將會進入規(guī)模研發(fā)的階段。
單Die 64Gb即8GB容量，我們在前文談到Intel上一代代號為B0KB的TLC為單Die 32GB，當前量產(chǎn)的代號為B17的TLC為單Die 64GB，即使國產(chǎn)NAND FLASH良率與國際大廠一致，當前成本差異也將達到8倍。若摩爾定律在NAND FLASH中繼續(xù)生效，國產(chǎn)NAND Flash的成本仍然需要很長的時間才能實現(xiàn)市場化競爭。當前中美貿(mào)易戰(zhàn)爭還在繼續(xù)，面對這種受制于人的局面，只能由衷的祝愿國產(chǎn)的NAND能夠早日實現(xiàn)技術(shù)革新并規(guī)?；慨a(chǎn)，這樣我們也能早日能用上中國芯的SSD產(chǎn)品。
總結(jié)
NAND技術(shù)還在繼續(xù)發(fā)展，并仍然遵循摩爾定律，可以大膽的預(yù)測，未來SSD取代HDD將成為可能。在SSD的選擇上，我們需要掌握一定的基礎(chǔ)知識，遵循基礎(chǔ)的選購邏輯，這才能避免掉入別人的忽悠陷阱。
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