QLC快閃記憶體的崛起與應用新趨勢
- QLC(Quad-Level Cell)快閃記憶體自問世以來一直被質疑效能與耐用性不足,但近年來憑藉技術進步與成本優勢,逐漸在消費端與企業級市場擴大應用範圍。
- 最新一代的QLC SSD產品在效能與耐用性方面已經與TLC SSD不相上下。例如WD和Micron最近推出的新款QLC SSD產品,不僅效能超越前代TLC產品,更開始在入門級市場取代TLC SSD。這顯示QLC正逐步從原本僅適用於冷儲存的定位,擴展到更廣泛的應用場景。
- 在容量方面,QLC憑藉高密度優勢,結合3D堆疊技術,使SSD容量在2024年突破100TB大關。目前市面上的122.88TB超大容量SSD產品,全部都採用QLC快閃記憶體。
- QLC SSD的特性也特別適合AI應用場景。AI訓練與推論過程主要涉及循序讀取和寫入,很少有隨機寫入需求,正好對應QLC SSD擅長循序存取的特點。加上QLC具有成本低、容量大的優勢,使其成為AI訓練基礎設施的理想選擇。
- 在企業級儲存市場,QLC的滲透也持續加深。從2019年VAST Data與Pure Storage首次推出QLC儲存陣列,到2024年包括IBM、Dell、HPE、華為等主要廠商都已支援QLC SSD,顯示業界對QLC技術的認可度提升。
- 展望未來,除了對隨機寫入要求極高的應用場景外,QLC SSD已足以滿足大多數使用需求。隨著技術持續進步,加上成本與密度優勢,QLC有望在未來幾年內全面取代TLC,成為主流的快閃記憶體技術。這種演進趨勢與過去MLC取代SLC、TLC取代MLC的歷程相似,反映了儲存技術不斷進步的軌跡。
QLC快閃記憶體分析
成本評估
直接成本
- 單位容量成本比TLC低約20-30%
- 製造成本較低
- 大規模生產時具規模經濟效益
間接成本
- 需投資更複雜的控制器技術
- 可能需要較大的快取空間
- 錯誤修正機制的額外開銷
成本(TCO)優勢
- 低採購成本
- 較低的空間占用
- 較低的功耗需求
- 適合大規模儲存部署
優點
高容量密度
- 每個儲存單元可記錄4個位元資料
- 比TLC高出1/3的儲存密度
- 可實現超過100TB的大容量SSD
低成本
- 單位容量成本較低
- 適合大規模部署
- 建置成本具競爭力
特定場景效能優異
- 循序讀取效能佳
- 隨機讀取效能佳
- 特別適合AI訓練等讀取密集型應用
缺點
效能限制
- 隨機寫入效能較差（僅為隨機讀取的幾十分之一）
- 循序寫入速度較慢（約為循序讀取的30-40%）
- 需要更複雜的控制機制
耐用性問題
- 抹寫次數較TLC少
- 資料保存時間較短
- 需要更多的錯誤修正機制
技術複雜度
- 需要控制16種閾值電壓狀態
- 讀取作業更複雜
- 寫入程序可靠性較低
應用建議
最適合的應用場景：
- AI訓練與推論
- 冷儲存應用
- 大容量資料中心
- 讀取密集型工作負載
不建議的應用場景：
- 高強度寫入環境
- 需要頻繁隨機寫入
- 對寫入延遲敏感的應用
- 關鍵任務系統
成本效益最佳的使用情境：
- 大規模資料儲存
- 需要高容量但寫入需求較低的場景
- 雲端儲存服務
- 備份系統
