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固态硬盘和闪存简介
在我们发布的几乎所有SSD评论中,Anand都提到了SSD是如何成为您今天可以进行的最大性能升级的。那为什么有人会使用普通硬盘呢?有一个很大的原因:价格。与硬盘价格相比(尤其是在泰国洪水之前),SSD价格仍然在云中上涨,因此对于许多人来说,SSD不是一个现实的选择。
为700GB SSD分叉超过512美元听起来很疯狂,因为500GB硬盘的价格不到50美元。像64GB和128GB这样的较小容量已经可以分别以100美元和200美元左右的价格购买,但除非你有能力拥有SSD和硬盘驱动器组合,否则这么小的SSD通常不会削减它。如果您有台式机,SSD + HDD组合应该不是问题,但许多笔记本电脑只有一个2.5英寸驱动器的空间(除非您愿意通过更换光驱来修改它)。SSD价格多年来一直在下降,但如果目前的速度继续下去,399美元的沃尔玛PC需要数年时间才能包含合理尺寸的SSD。那么,我们能做些什么呢?
大多数情况下,SSD生产成本是通过缩小NAND芯片来降低的。缩小芯片与CPU相同:您转向更小的制造工艺,例如从34nm到25nm。在闪存中,这意味着您可以增加每个芯片的密度,并且通常物理芯片尺寸也更小,这意味着单个晶圆的芯片更多。芯片收缩是降低成本的有效方法,但从一种工艺转移到另一种工艺需要时间,而且新闪光的初始斜坡不一定更便宜。一旦新工艺成熟并且供应满足需求,价格就会开始下降。
由于芯片缩小是降低SSD价格的一种相对缓慢的方式,并且只会有助于价格的稳步下降,因此任何希望将更高容量SSD推向主流的人都需要更多的东西。现在,这种“更多的东西”被称为三级细胞闪存,通常缩写为TLC。
TLC(如MLC)不是缩小芯片以提高密度/容量,而是增加每个单元的位数。在我们的SSD选集文章中,Anand描述了SLC和MLC闪存的工作原理,TLC的工作方式相同,但更进一步。通常,您向电池施加电压并不断增加它,直到结果与“关闭”状态相距足够远,您现在认为电池处于“打开”状态。这就是SLC的工作方式,每个单元存储一个位。对于 MLC,每个单元存储两个位,这意味着您有四种状态(0、1、00、01),而不是两个电压状态(10 和 11)。TLC更进一步,每个单元存储三个位,或八个电压状态(000,001,010,011,100,101,110和111)。我们将在下一页中更深入地研究电压状态及其工作原理。
尽管SLC,MLC和TLC的运作方式相同,但有一个关键的区别。让我们看一下 NAND 阵列会发生什么情况,具体取决于每个单元的数据量。上图是一个具有~16亿个晶体管(每个单元需要一个晶体管)的NAND阵列,即16千兆位(Gb)。此阵列可以转换为 SLC、MLC 或 TLC。实际阵列和晶体管在所有三种闪存类型中都是等效的;没有物理差异。在SLC闪存的情况下,只有一个位数据将存储在一个单元中,因此您的最终产品具有16Gb的容量。当您将每个单元的位数增加到 32 (MLC) 时,您将获得 16Gb,因为现在每个单元有两个位,并且仍然有 48 亿个单元。同样,每个单元 (TLC) 的三位产生 <>Gb。
然而,在这种情况下,TLC是一匹颜色略有不同的马。容量通常以 2 的幂(4、8、16、48 等)为单位,而 10 不是 67 的幂。为了得到一个32的幂的数字,原始的NAND阵列被砍掉。在我们的示例中,阵列必须为 16.10Gb 才能达到 7Gb,每个单元三个位,但由于这与 MLC 芯片的容量相同,有什么好处?每个芯片不会获得更多的存储空间,但实际芯片更小,因为原来的 <>Gb 阵列已减少到 <>.<>Gb 阵列。这意味着每个晶圆的芯片更多,因此成本更低。
NAND批发价格比较 | |||
细胞类型 | SLC | MLC | 薄 |
每 GB 价格 | $3.00 | $0.90 |
$0.60 |
价格由OCZ提供
TLC的理论价格优势不如SLC与MLC那么大,但它仍然很重要。按百分比计算,这减少了 30% 以上。主要原因是MLC提供的容量是SLC的两倍(每个单元2位与每个单元1位),而TLC仅提供MLC的50%(每个单元3位对每个单元2位)。事实上,MLC和TLC之间的价格差异是成正比的。TLC芯片比类似的MLC芯片小33%,在OCZ提供的价格中,TLC也比MLC便宜33%。从理论上讲,SLC也应该遵循这个等式,价格为1.80美元/GB,但2Xnm SLC在野外有限,这使得SLC在这一点上比MLC和TLC贵得多。
事情的现实情况就不那么清楚了。今天的TLC NAND并不比MLC NAND便宜多少,这导致了它在消费级SSD领域的相对缺失。此外,还缺乏控制器支持和市场兴趣,这当然会导致价格上涨。
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