Intel|QLC大势所趋、PLC呼之欲出:英特尔NAND闪存为何这么优秀?( 二 )


英特尔强调,半导体工艺中,最复杂的一环其实是刻蚀,因为对着闪存单元堆叠层数的增加、电子数量的增加,多层刻蚀就像挖一口深井,必须确保垂直下去,所有单元的一致性相当高,否则会造成不同单元性能差别明显,整体闪存的密度、可靠性也就不复存在 。
打个比方,这种操作就像是在埃菲尔铁塔上扔下一颗实心球,落地后的偏差程度必须保持在厘米级,目前只有极少几家可以做到 。
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SLC、MLC、TLC、QLC等闪存类型大家都很熟悉了,分别对应一个单元1个、2个、3个、4个比特,会分别形成2种、4种、8种、16种状态,呈指数级增长 。
这种变化会影响一个非常关键的指标,那就是读取窗口,而随着闪存单元比特、状态的增加,读取窗口越来越小,导致读取准确性难度加大,一不小心就会分不清到底是1还是0,结果就反应在可靠性上 。
看右侧,在数据保留性能方面,对比FG浮动栅极、CTF电荷捕获两种结构,前者优势更加明显,从开始状态到使用5年之后,电荷损失程度都更小,甚至是5年之后的电荷保留程度,都堪比CTF的最初状态 。
接下来的PLC闪存,每个单元要存储5个比特,对应多达32状态,读取窗口进一步收窄,因此电荷损失的控制力度就更加至关重要,这也是英特尔闪存架构的优势所在 。
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当然,时至今日很多人依然对QLC有很大的偏见,认为其寿命、可靠性过差,根本不堪大用 。这个问题需要理性看待,就像当年大家都瞧不起TLC,现在则成了绝对主流 。
由于天然属性的缘故,QLC的寿命、可靠性指标确实是不如TLC,但这并不意味着它一无是处 。
事实上,QLC并非要彻底取代TLC,至少短期内不是,它更适合读取密集型应用,适合大区块数据、顺序数据操作,比如AI人工智能、HPC高性能计算、云存储、大数据等等 。
而在写入密集型、读写混合型工作负载中,TLC自然是更佳选择,二者是一种相辅相成的关系 。
另一方面,QLC闪存的存储密度、容量更大,可以大大节省存储空间,比如使用英特尔QLC闪存、30.72TB最大容量的D5-P5316 SSD,在1U服务器内就可以轻松做到1PB的总容量,而如果使用传统16TB硬盘,则需要三个2U机架空间 。
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在全力推进QLC的同时,英特尔也会持续坚持TLC,第三季度就会发布新的144层堆叠TLC SSD,企业级的D3-S4520、D3-S4620 。
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总的来说,英特尔虽然将NAND闪存业务卖给了SK海力士,但这只是交易层面的,不会影响技术、产品层面 。
未来,新公司承诺将持续在NAND闪存业务上大力投入,保持领先地位,其闪存产品的用户、客户也不必有任何忧虑 。这一点,从近半年来不断分享闪存技术、持续发布闪存产品,也可见一斑 。
基于英特尔30多年来在闪存上的投入和积累,同时联合SK海力士高超的闪存技术实力,强强联合的前景也更值得期待 。
至于闪存类型之争,其实也可以更淡然一些 。SLC早已成为江湖传说,MLC只偏安在工业等特殊领域存在,TLC是当下绝对的主流,QLC的地位会越来越高,PLC也是呼之欲出 。
结构属性决定了闪存类型演化的同时,可靠性、寿命会有相对削弱,但一方面容量越来越大、单位成本越来越低,这是必然的方向,另一方面辅以各种架构、技术优化,别说满足日常消费级需求,用在数据中心里也不是什么事儿(当然也要看具体的工作负载,非要让QLC大规模随机写入自然是强人所难) 。
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