QLC闪存擦写寿命4000次，分析长江存储在CFMS 2024上透露的信息

上周在深圳举办的CFMS 2024中国闪存市场峰会上，长江存储介绍了闪存技术的演进趋势。尽管这是一个行业内会议，但长江存储QLC闪存擦写4000次的消息还是迅速成为传播热点。

大家关注的焦点就是代号X3-6070的长江存储3D QLC闪存。据介绍，这款闪存芯片具有高达2400MT/s的IO速度，相比上代产品提升50%。读取性能和写入性能则比上代产品有着近100%的提升，可满足企业级、消费级、嵌入式全场景应用需求。高达4000次PE循环的耐久度是上代产品的4倍，最后这一条正是大家关注的热点。

QLC实用性迎来质变：

在很多朋友的记忆中，只有MLC闪存才能达到3000PE以上的写入耐用性水平，QLC闪存达到4000PE可谓惊艳，甚至有些不可思议。回溯历史，闪存在进入3D时代后，企业级TLC普遍在7000~10000PE写入耐用性水平，消费级为3000~5000PE，PCEVA评测室过去的SSD耐久度测试已经证明了这一点。现在长江存储QLC闪存能够达到3000PE以上的写入耐用性是了不起的成就，也是技术不断成熟的结果。

闪存通常分为企业级和消费级，这里的4000次PE应该是指长江存储X3-6070的企业级类型。虽然没有消费级的具体数据，但应该也能达到2000次PE。QLC SSD通常有着更高的存储容量，再加上闪存PE次数的提升，实用性得到了充分保障。

耐用性的两种指标：PE循环与TBW

对于消费级产品而言，大家能够在SSD规格表中看到的则是写入耐用性的另一种指标：TBW主机写入量。下图是致态Ti600的规格表，1TB型号的写入耐久度是400 TBW，相当于5年内每天可写入大约219GB数据，超过了消费级电脑系统盘的典型写入负载。

这里先科普下闪存的PE次数和SSD的TBW标称写入寿命之间的关系。闪存写入前必须先擦除，多次擦除后闪存单元会出现磨损，这是SSD写入寿命存在限制的根源。闪存PE次数指的是Program/Erase循环次数，也就是写入/擦除的次数。闪存的读取和写入以page为单位，而擦除则是以block为单位，为此SSD使用FTL闪存映射表和垃圾回收、磨损均衡算法等一系列复杂机制来管理闪存。在这一过程中，闪存会产生额外的磨损，也就是“写入放大”。

写入放大率并不是一个固定值，它跟主控和固件设计以及用户使用方式有关。在绝对理想情况下它可以接近1（如果主控支持数据压缩，写放大甚至可以小于1），而在大量随机写入的情况下写放大超过10也是正常的，消费级SSD的典型写入放大率被认为大致处于3到4之间。由于写入放大率不是一个固定值，所以从SSD的TBW（主机写入量）来倒推闪存的PE次数，得到的数据是不够准确的。保守推测，致态Ti600的闪存PE次数应该在2000次左右。

对于消费级SSD，大家只需TBW耐用性指标，它是直接按照主机写入量来计算的，同时也是很多SSD的保修依据之一。

SLC缓存与写入放大率：

关于写入放大率，有些朋友可能还会提到SLC缓存的影响。对于消费级SSD来说，写入SSD的数据都会先进入SLC缓存，然后在空闲时再释放成TLC或QLC状态。那么QLC闪存在模拟SLC写入时是否会有更高的写入放大呢？

答案是否定的。闪存在SLC模式下写入和QLC模式写入产生的磨损是不同的，前者的寿命远高于后者，通常SSD会将闪存单元作为SLC写入和QLC写入的次数分开统计。对于QLC SSD来说，SLC缓存释放过程和TLC SSD没有什么不同，不会产生更高的写入放大。

见证长江存储闪存发展：

继续来看长江存储的这款X3-6070闪存芯片，它实际上是长江存储的第四代闪存产品。我们来回顾一下，长江存储的初代产品是代号X0-A030的3D MLC闪存，它带有一定的试验性质，所以并没有出现在长江存储官网上。作为第二代产品的X1-9050大家就比较熟悉，长江存储也是从这一代开始采用Xtacking晶栈技术，IO速度800MT/s，满足PCIe 3.0时代对带宽的需求。第三代产品X2-9060通过串叠进一步提升存储密度，Xtacking晶栈2.0将IO速度提升至1600MT/s，可以满足8通道PCIe 4.0旗舰满速读取的带宽需求。

在第三代产品中还首次出现了QLC类型的X2-6070，它就是这次公开亮相的X3-6070所对比的“上一代产品”。X3-6070使用Xtacking晶栈3.0架构，IO速度2400MT/s，相比Xtacking晶栈2.0的1600MT/s提升50%。

作为第四代产品，X3-6070没有追求单die容量的进一步增长。单个512GB封装既可以用3个1.33Tb die实现，自然也可以用4个1Tb die完成。X3-6070的进步无疑是颠覆性的：接口提速50%、读取写入提速接近100%、写入耐久度提升4倍，实用性大幅提升。

除了4000PE耐久度的X3-6070闪存，长江存储还在CFMS 2024上展示了商用消费级SSD新品PC41Q，它拥有与TLC SSD相媲美的数据保持能力与可靠性，并且具备优化的动态缓存策略，能够在空间使用率上升后继续保持无明显下降的使用性能。