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QLC时代对市场将意味着什么?

* 来源 : * 作者 : admin * 发表时间 : 2020-07-10
据业内人士表示,英特尔已完成了144层NAND的开发,目前正在测试当中。之前就有消息称,英特尔将在2020下半年量产144层QLC NAND,单颗Die容量1Tb,并会推出基于该新技术的消费类和企业级SSD。同时,英特尔也在规划PLC(5bit/cell),持续提高每个单元可存储的bit数据,以提供更大的存储容量和更低成本的产品。
自研发出64层QLC NAND之后,英特尔就大规模将QLC应用到SSD中,而随着更先进的144层QLC 3D NAND推出,英特尔将进一步扩大QLC SSD在市面上的应用,同时配合傲腾产品,将更好的满足消费类和数据中心、企业等领域大数据存储需求的增加,同时也开启了QLC时代新的市场格局。

英特尔144层QLC NAND吸睛,其他原厂目前进展如何?
当前100层+3D NAND和QLC是最新的技术,除了英特尔,其他原厂三星、西部数据、铠侠、美光、SK海力士、长江存储在已推出了100层+3D NAND,且大部分原厂进入送样或量产阶段,而QLC SSD产品则主要采用的是96层堆叠的3D NAND,后续将会进一步升级到100层+3D NAND,QLC依然成为NAND Flash市场新力军。
原厂最新3D NAND技术发展

各家原厂进展详情:
· 三星在2019年8月就开始量产第六代(1xx层)TLC V-NAND,2020下半年将推出第七代V-NAND,预计2021下半年在新建的平泽NAND新产线投产,以满足不断增长的数据中心和智能手机存储需求。
· 在QLC方面,三星基于第二代QLC推出的最新870 QVO SATA SSD,最高容量高达8TB,采用的是主流量产的9x层1Tb QLC V-NAND,满足专业PC用户对速度、容量和可靠性等综合性能的要求,随着三星1xx层3D NAND扩大生产,也会推出QLC产品,并导入到SSD中应用。
· 铠侠和西部数据在2019年基于96层QLC单颗Die容量已实现了1.33Tb容量,2020年初推出的第五代3D NAND技术,采用的是112层堆叠BiCS5,初步量产的是512Gb TLC产品,已经面向消费类的产品发售,预计2020下半年将推出基于TLC、QLC产品,QLC 单颗Die容量亦达1.33Tb。
· 美光在2019年送样128层3D NAND,2020上半年向客户出货128层第一代RG节点3D NAND,而最新推出的两款Client SSD 2300系列和2210系列QLC SSD采用的是96层QLC 3D NAND,正在持续提高在PC OEM市场中导入,企业级5210 QLC SSD采用的是64层3D NAND。
· SK海力士2019年5月送样96层QLC 4D NAND,单颗Die容量1Tb,同年次月又推出了128层4D TLC NAND,2020年下半年送样该新技术的企业级PE8111系列SSD,容量高达16TB,并计划在未来开发32TB容量企业级SSD。
· 长江存储在2020年也发布了128层QLC 3D NAND(型号:X2-6070),具有1.6Gb/s高速读写性能和1.33Tb单颗Die容量,并在多家控制器厂商SSD等终端存储产品上通过验证。同时,长江存储也发布了128层512Gb TLC 3D NAND(型号:X2-9060),以满足不同应用场景的需求。

SSD主控厂商全面支持QLC,品牌厂QLC SSD开拓新商机
早在2018年,英特尔和美光率先推出业界首款64层3D QLC,让QLC SSD进入大众视野。目前的原厂SSD品牌中,英特尔和美光也是对QLC导入SSD中最为积极,英特尔在今年年初声称从2018年底开始在大连工厂生产的QLC SSD已经累计生产1000万个,美光QLC bit量也已占到总体NAND Flash bit生产的10%以上。同时,三星、美光、西部数据等QLC SSD用的3D NAND也正在加快从64层堆叠向96层提升。
NAND Flash由最初的SLC发展到QLC,单个存储单元存储的bit数据从1bit提高到了4bit,未来的PLC将进一步提高到5bit,而NAND Flash技术发展对主控芯片和ECC纠错提出了更高要求,控制芯片纠错技术也从BCH过渡到了LDPC。
目前主控厂商美满电子、慧荣、群联等推出的SSD控制芯片基本全面支持3D TLC/QLC,而慧荣SM2264和SM2267 SSD控制芯片已支持原厂最新1xx层TLC/QLC 3D NAND,也有不少主控厂商开始规划对长江存储最新的128层QLC与TLC颗粒进行适配测试。在主控厂商加大QLC的支持下,金士顿、江波龙、威刚等QLC SSD也陆续上市,且搭载的3D NAND已经或计划向96层QLC升级。
QLC魅力何在?

QLC使SSD容量提升和价格下滑,更在大数据存储中扮演重要角色
第一,单颗Die容量更大,SSD容量更高
随着3D NAND技术的发展,以及QLC每个单元存储4bit数据,原厂96层或128层量产的单颗Die容量向1Tb(1024Gb)或以上提升,远远超过当初2D NAND制程128Gb容量瓶颈。未来PLC的到来,相比QLC容量可再提升25%,再加上144层相比96层堆叠层数提升50%,容量可翻倍,单位容量的增加也代表着品牌厂可生产更大容量的SSD,目前消费类SSD容量可达到8TB。
第二,加速单位成本降低,更大SSD容量的价格下滑
2020年虽然原厂已推出1xx+层3D TLC/QLC,但是三星、铠侠、西部数据、美光、SK海力士等依然以96层3D NAND生产比重为主,与上一代64层3D NAND相比,堆叠层数增加了50%,如果量产相同的单颗Die容量,每片Wafer晶圆所产出的GB总量大约可提高近60%;若采用相同96层堆叠,QLC较TLC在每片Wafer晶圆所产出的GB总量大约可提高30%以上,在Wafer成本不变的情况下,单位GB量的成本将明显下滑,SSD整体售价也会更低,尤其是驱动TB级以上容量价格下滑。
3D NAND和QLC技术提高带来容量提升
今年以来,“疫情”严重冲击消费类市场需求,而且展望后半年,随着PC、数据中心市场需求力度减缓,存储厂商大部分将面临出货压力,也包括部分原厂在内。自2020年3月底开始,NAND Flash相关产品就一直呈现跌势,近期市场更是普遍采取“以价换量”的操作方式,刺激出货,从而导致SSD价格进一步下调。在目前的市况环境下,QLC SSD更大的容量和更低成本,可使品牌厂商在市场价格竞争中,保持核心竞争力,获得更多的市场机会。
第三,QLC SSD扩容空间,改善系统性能,可解数据中心存储压力
受“疫情”影响,在线会议、在线视频、在线教育等线上服务使数据中心存储系统在数据处理方面面临压力,近期A股股市大热,券商APP线上系统也曾出现短暂的宕机,截至2020年第二季度末,全球超大规模数据中心的数量已增至541个,而大数据存储空间扩容和提高处理速度需求迫切,同时PC OEM厂商对SSD需求持续增加,尤其高端商务电脑、二合一电脑、游戏笔记本等。
来源:公开信息
QLC虽然带来了更大的存储容量以及更低廉的单位成本,但因为其稳定性较差以及P/E寿命不及SLC、MLC、TLC而备受质疑。不过,在不同的I/O模式下,SSD和HDD的磨损不同, NAND Flash在写入时会产生磨损,而读取应用产生的磨损微不足道,这使得QLC SSD在读取密集型数据存储应用上有着优势。

在SSD耐久性方面,美光企业级5210 QLC SSD和5200 ECO TLC SSD对比盘写入量DWPD数据表明,如果4K随机128K连续写入率90%时,5210 QLC SSD和5200 ECO企业级SSD具有同等的DxPD,当写入率达到100%时,5210具有更高的DxPD,再加上QLC固件改善耐久性和工作负载限制等,市场对QLC SSD的热度持续攀升。