固态硬盘的SLC、MLC、TLC和QLC的区别
NOR Flash 和 NAND Flash是现在市场上两种主要的⾮易失闪存技术。Intel于1988年⾸先开发出NOR Flash 技术，彻底改变了原先由EPROM(Electrically Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器)和EEPROM(电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read – Only Memory)⼀统天下的局⾯。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND Flash 结构，强调降低每⽐特的成本，有更⾼的性能，并且像磁盘⼀样可以通过接⼝轻松升级。NOR Flash 的特点是芯⽚内执⾏（XIP ，eXecute In Place），这样应⽤程序可以直接在Flash闪存内运⾏，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很⾼，在1~4MB的⼩容量时具有很⾼的成本效益，但是很低的写⼊和擦除速度⼤⼤影响到它的性能。NAND的结构能提供极⾼的单元密度，可以达到⾼存储密度，并且写⼊和擦除的速度也很快。应⽤NAND的困难在于Flash的管理和需要特殊的系统接⼝。通常读取NOR的速度⽐NAND稍快⼀些，⽽NAND的写⼊速度⽐NOR快很多，在设计中应该考虑这些情况。 蝇蛆蛋白
NAND Flash根据存储原理分为三种，SLC、MLC、TLC。
什么是SLC？SLC英⽂全称(Single Level Cell——SLC)即单层式储存 。主要由三星、海⼒⼠、美光、东芝等使⽤。 SLC技术特点是在浮置闸极与源极之中的氧化薄膜更薄，在写⼊数据时通过对浮置闸极的电荷加电压，然后透过源极，即可将所储存的电荷消除，通过这样的⽅式，便可储存1个信息单元，这种技术能提供快速的程序编程与读取，不过此技术受限于Silicon efficiency的问题，必须要由较先进的流程强化技术(Process enhancements)，才能向上提升SLC制程技术。
什么是MLC？MLC英⽂全称（Multi Level Cell——MLC)即多层式储存。主要由东芝、Renesas、三星使⽤。
MLC是英特尔（Intel）在1997年9⽉最先研发成功的，其原理是将两个位的信息存⼊⼀个浮动栅（Floating Gate，闪存存储单元中存放电荷的部分），然后利⽤不同电位（Level）的电荷，透过内存储存格的电压控制精准读写。MLC通过使⽤⼤量的电压等级，每个单元储存两位数据，数据密度⽐较⼤。SLC架构是0和1两个值，⽽MLC架构可以⼀次储存4个以上的值，因此，MLC架构可以有⽐较好的储存密度。讲⽩话点就是⼀个Cell存放多个bit，现在常见的MLC架构闪存每Cell可存放2bit，容量是同等SLC架构芯⽚的2倍，⽬前三星、东芝、海⼒⼠（Hynix）、IMFT(英特尔与美光合资公司)、瑞萨（Renesas）都是此技术的使⽤者，⽽且这个队伍还在不断壮⼤，其发展速度远快于曾经的SLC架构。
与SLC⽐较MLC的优势：鉴于⽬前市场主要以SLC和MLC储存为主，我们多了解下SLC和MLC储存。SLC架构是0和1两个值，⽽MLC架构可以⼀次储存4个以上的值，因此MLC架构的储存密度较⾼，并且可以利⽤⽼旧的⽣产程备来提⾼产品的容量，⽆须额外投资⽣产设备，拥有成本与良率的优势。与SLC相⽐较，MLC⽣产成本较低，容量⼤。如果经过改进，MLC的读写性能应该还可以进⼀步提升。与SLC⽐较MLC的缺点：MLC架构有许多缺点，⾸先是使⽤寿命较短，SLC架构可以写⼊10万次，⽽MLC架构只能承受约1万次的写⼊。其次就是存取速度慢，在⽬前技术条件下，MLC芯⽚理论速度只
能达到6MB左右。SLC架构⽐MLC架构要快速三倍以上。再者，MLC能耗⽐SLC ⾼，在相同使⽤条件下⽐SLC要多15%左右的电流消耗。虽然与SLC相⽐，MLC缺点很多，但在单颗芯⽚容量⽅⾯，⽬前MLC还是占了绝对的优势。由于MLC架构和成本都具有绝对优势，能满⾜2GB、4GB、8GB甚⾄更⼤容量的市场需求。
什么是TLC？ TLC = Triple-Level Cell，即3 bit per cell架构。TLC芯⽚技术是SLC和MLC技术的延伸，最早期NAND Flash技术架构是SLC(Single-Level Cell)，原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料，直到MLC(Multi-Level Cell)技术接棒后，架构演进为1个存储器储存单元存放2位元。 2009年TLC架构正式问世，代表1个存储器储存单元可存放3位元，成本进⼀步⼤幅降低。如同上⼀波SLC技术转MLC技术趋势般，这次也是由NAND Flash⼤⼚东芝(Toshiba)引发战⽕，之后三星电⼦(Samsung Electronics)也赶紧加⼊战局，使得整个TLC技术⼤量被量产且应⽤在终端产品上。TLC芯⽚虽然储存容量变⼤，成本低廉许多，但因为效能也⼤打折扣，因此仅能⽤在低阶的NAND Flash相关产品上，象是低速快闪记忆卡、⼩型记忆卡microSD或随⾝碟等。智能型⼿机(Smartphone)、固态硬碟(SSD)等技术门槛⾼，对于NAND Flash效能讲求⾼速且不出错等应⽤产品，则⼀定要使⽤SLC或MLC芯⽚。
根据NAND的物理结构，NAND是通过绝缘层存储数据的。当你要写⼊数据，需要施加电压并形成⼀个电场，这样电⼦就可以通过绝缘体进⼊到存储单元，此时完成写⼊数据。如果要删除存储单元（数加工pcb板
据），则要再次施加电压让电⼦穿过绝缘层，从⽽离开存储单元。所
以，NAND闪存在重新写⼊新数据之前必须要删除原来数据。
由于数据写⼊到TLC中需要⼋种不同电压状态， ⽽施加不同的电压状态、尤其是相对较⾼的电压，需要更长的时间才能得以实现（电压不断增⾼的过程，直到合适的电压值被发现才算完成）。
所以，在TLC中数据所需访问时间更长，因此传输速度更慢。经过实测，同等技术条件下，TLC的SSD性能是⽐不上MLC SSD的。
什么是QLC？ QLC = Quad-Level Cell架构，即4bit/cell，⽀持16充电值，速度最慢寿命最短，⽬前中技术上在研发阶段，但是intel、三星电⼦等⼚商都已经取得了不错的进展。但在SSD应⽤中⽬前仍不现实 。
需要说明的闪存的寿命指的是写⼊(擦写)的次数，不是读出的次数，因为读取对芯⽚的寿命影响不⼤。下⾯是SLC、MLC、TLC、QLC闪存芯⽚的区别：
SLC = Single-Level Cell，即1bit/cell，利⽤正、负两种电荷，⼀个浮动栅存储1个bit的信息，约10万次擦写寿命。速度快，寿命长，价格贵（约MLC 3倍以上的价格）。
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MLC = Multi-Level Cell，即2bit/cell，利⽤不同电位的电荷，⼀个浮动栅存储2个bit的信息，约5000-10000次擦写寿命。速度⼀般，寿命⼀般，价格⼀般。
TLC = Trinary-Level Cell，即3bit/cell，利⽤不同电位的电荷，⼀个浮动栅存储3个bit的信息，约500-1000次擦写寿命。也有Flash⼚家叫8LC，速度慢，寿命短，价格便宜。
QLC = Quad-Level Cell，即4bit/cell。
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相对于SLC来说，MLC的容量⼤了100%，寿命缩短为SLC的1/10。相对于MLC来说，TLC的容量⼤了50%，寿命缩短为MLC的
1/20。
NAND闪存技术：2D NAND和3D NAND
在上⽂中，我们介绍了根据闪存颗粒内部电⼦数的不同，会分为SLC/MLC/TLC，⽽随着晶圆物理极限的不断迫近，固态硬盘上单体的存储单元内部的能够装载的闪存颗粒已经接近极限了，更加专业的术语表述就是单die能够装载的颗粒数已经到达极限了，要想进⼀步扩⼤单die的可⽤容量，就必须在技术上进⾏创新。软毡
于是，3D NAND技术也就应运⽽⽣了。在解释3D NAND之前，我们先得弄清楚2D NAND是什么，以及“2D”和“3D”的真实含义。
⾸先是2D NAND，我们知道在数学和物理领域，2D/3D都是指的⽅向，都是指的坐标轴，“2D”指的是平⾯上的长和宽，⽽“3D”则是在“2D”基础上，添加了⼀个垂直⽅向的“⾼”的概念。
由此，2D NAND真实的含义其实就是⼀种颗粒在单die内部的排列⽅式，是按照传统⼆维平⾯模式进⾏排列闪存颗粒的。
相对应的，3D NAND则是在⼆维平⾯基础上，在垂直⽅向也进⾏颗粒的排列，即将原本平⾯的堆叠⽅式，进⾏了创新。
利⽤新的技术(即3D NAND技术)使得颗粒能够进⾏⽴体式的堆叠，从⽽解决了由于晶圆物理极限⽽⽆法进⼀步扩⼤单die可⽤容量的限制，在同样体积⼤⼩的情况下，极⼤的提升了闪存颗粒单die的容量体积，进⼀步推动了存储颗粒总体容量的飙升。
同时，在业界，根据在垂直⽅向堆叠的颗粒层数不同，和选⽤的颗粒种类不同，3D NAND颗粒⼜可以分为32层、48层甚⾄64层 3D TLC/MLC颗粒的不同产品，这取决于各⼤原⼚⼚商的技术储备和实际选⽤的颗粒种类。
我们可以打个⽐⽅，来理解2D NAND和3D NAND技艺之间的区别和联系。
2D NAND就如同在⼀块有限的平⾯上建⽴的数间平房，这些平房整齐排列，但是随着需求量的不断增加，平房的数量不断井喷，可最终这块⾯积有限的平⾯只能容纳⼀定数量的平房⽽⽆法继续增加；
3D NAND则就如同在同⼀块平⾯上盖起的楼房，在同样的平⾯中，楼房的容积率却远远⾼于平房，因⽽它能提供更多的空间，也就是提供了更⼤的存储空间，⽽32层、48层以及64层，则就是这些楼房的⾼度，⼀共堆叠了多少层。
虽然，3D NAND技术能够在同等体积下，提供更多的存储空间，但是这项堆叠技术对于原⼚制造商来说有着相当的操作难度，需要原⼚有着相当的技术积累，因⽽⽬前能够掌握3D NAND技术的原⼚公司⼗分少见，只有三星、美光等少数公司的3D NAND颗粒实现了量产和问世。
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