電子發燒友網報道（文/吳子鵬）2016年，QLC SSD問世。最初幾年，由于QLC閃存顆粒的耐用性和速度問題，QLC SSD飽受質疑，產品商業化落地遇到了非常大的阻力。截至目前，TLC SSD依然是市場主流。不過，人工智能、大數據、物聯網等技術的飛速發展，對數據存儲的容量、效率、成本提出了更高的要求，以性價比著稱的QLC SSD終于迎來了機會。

從SLC、MLC到TLC、QLC，再到未來的PLC，技術迭代的路徑是非常清晰的。閃存技術迭代最大的魅力在于容量和容量密度越來越高，從而帶來更出色的SSD性價比。挑戰在于SSD的耐用性和性能會隨著單元層數和每單元存儲信息的增長而降低，因而企業級用戶對QLC SSD的態度非常保守。過去幾年，閃存顆粒廠商在QLC閃存顆粒方面迭代了3-4代產品，QLC閃存顆粒的壽命已經接近主流TLC閃存顆粒的水平，為企業級QLC SSD普及打下了堅實的基礎。

閃存技術迭代之性價比和速度變化，圖源：三星半導體

解決了耐用性問題后，阻礙企業級QLC SSD普及的唯一障礙就是性能。針對這一點，英韌科技聯合創始人、數據存儲技術副總裁陳杰在接受電子發燒友網采訪時表示，在推動QLC SSD落地的過程中，英韌科技的優勢在于，全面深刻了解各大廠商QLC閃存顆粒的特性，在主控芯片上擁有前瞻性的技術布局和多代的技術迭代，兩者的融合讓英韌科技能夠持續引領QLC SSD技術創新。

官方信息顯示，英韌科技是一家專注于存儲技術，通過自主研發、賦能芯片設計和系統應用方案的高科技公司，致力于提供高穩定性、高可靠性、高耐用性、高安全性的國產存儲產品，大幅度提高數據存儲和傳輸效率。

充分釋放QLC SSD大容量優勢

2024年被定義為企業級QLC SSD普及的元年，將對QLC SSD整體市場發展有明顯的帶動作用。根據市場分析機構Omdia的預測數據，后續幾年QLC SSD將呈現爆發式增長態勢，到2027年QLC將占到整體NAND閃存市場份額里的46.4%，僅略低于TLC的51%；相較于2023年的12.9%，占比增幅高達33.5%。

數據來源：Omdia，電子發燒友網制圖

從SLC、MLC到TLC、QLC，單元層數顯著增加，每單元存儲的比特數也從1個變為4個。因此存儲容量的變化是最為直觀的，包括SSD總容量的提升以及閃存單die容量的提升。陳杰稱，回顧TLC發展史，TLC單die容量提升的趨勢是非常明顯的。基于此，英韌科技早在2021年就預判到，QLC單die容量也會逐步提升，以提供更優的SSD性價比。

閃存技術迭代，圖源：JEDEC博文

容量提升之后，挑戰也隨之而來。TLC單die的容量范圍是0-1Tb，QLC單die的容量則直接從1Tb起步。如果是相同容量的SSD，采用QLC顆粒的SSD在die數量方面，相較于采用TLC顆粒的SSD就會變少。因此，QLC SSD第一個要解決的性能挑戰是如何提升單die的并行速度。好消息是，閃存顆粒廠商在QLC發展早期就已經獲取到了這一信息，因此在die內和die間提供了多層的并行度——經過改進的QLC閃存顆粒，單die運行可以有6個隱藏的并行路徑，能夠顯著提升QLC單die性能。

SSD主要由閃存顆粒、緩存單元和主控芯片三部分組成。當QLC單die提供多層并行度功能之后，QLC SSD主控就需要支持這一功能。陳杰表示，英韌科技在2018年就預見到了這種情況，目前英韌科技的主控芯片能夠讓單顆QLC die擁有16個并行度，遠超其他主控芯片廠商的水平（基本是提供6個并行度）。“在明年的某個時候，其他主控芯片廠商可能會推出支持8個并行度的主控方案，和英韌科技的方案相比仍存在明顯差距，這是英韌科技前瞻性技術布局的一個代表性成果，能夠給英韌科技QLC SSD設計提供非常大的自由度。”

容量方面，單die容量2Tb的QLC是產業下一步布局的重點，將會在大容量和低TCO（總體擁有成本）等方面帶來更大的優勢。陳杰指出，得益于英韌科技和閃存顆粒廠商良好的合作關系，公司將會在2024年下半年拿到試產的2Tb QLC閃存顆粒，開始完成早期的測試和設計工作，也能夠給閃存顆粒廠商提供專業的產品反饋，幫助他們更好地實現量產。

企業級QLC SSD要解決的第二大挑戰是：如果是同樣的PCB設計，采用QLC閃存顆粒的SSD容量必然會更大，這便會出現大容量SSD設計的瓶頸，即如何高效完成邏輯地址到物理地址的轉換。通常情況下，兩種地址轉換中間的線性地址是個32位的無符號數，即4G的地址空間，如果最小單元是4kb的話，那么總體容量就是16TB。

想要進一步提升容量，改變線性地址的無符號數是一個方法，比如增加1位就會帶來容量的顯著提升，但這會導致之前對稱的尋址結構被破壞。陳杰介紹說，英韌科技的做法是在改變線性地址時引入一種壓縮的方法，可以將增加之后的33或者34位無符號數通過壓縮的方式變為32位。需要特別指出的是，這是一種硬件壓縮機制，讓英韌科技企業級QLC SSD里面的主控芯片可以在增加地址空間的同時保持數據轉換的完美結構。

目前，市面上也有存儲廠商的主控芯片在通過軟件的方式來實現線性地址的壓縮。由于是軟件的方式，需要CPU進行計算，會額外增加CPU的負擔和功耗，從而影響企業級QLC SSD的能效表現。

這就延伸出企業級QLC SSD的第三大挑戰：在大容量QLC SSD設計里，要實現高速的數據傳輸，主控芯片負載也是一個挑戰。當前，NAND Flash的速度在快速提升，I/O接口速度從1200MT/s、1600MT/s，逐漸提升到了2400MT/s，甚至是3600MT/s。陳杰認為，要打造高速的SSD有三個要素，除了上面提到的主控和顆粒，兩者之間的連接也很重要。

SSD基本框架，圖源：《Coding for SSDs – Part 2: Architecture of an SSD and Benchmarking》論文

當前，行業內普遍的做法是對8bit數據分別編碼，靠時鐘對8bit去分別采樣。不過在高速傳輸中，細微的偏差就可能被放大，導致傳統做法里數據傳輸的眼圖會非常小，傳輸效果很差。英韌科技的做法是，能夠以其中1bit為基準，分別對其他7bit進行相位調整，可以用補償的方式分別抵消8bit數據路徑上的損耗，顯著改善接收端信號的強度和可靠性。這就是為什么英韌科技企業級QLC SSD可以輕松跑到2400MT/s，甚至是更高的速度。通過這樣的優化，英韌科技的主控以及PCB設計方案能夠輕松實現具有高速傳輸特性的大容量企業級QLC SSD。

從主控角度來說，英韌科技這一做法表面上是增加了主控的功耗，但實際運行效果并非如此。為了以更高的能效完成8bit數據傳輸的調優，英韌科技的主控芯片產品通過精細化的監測，只有在傳輸有用數據時才會進行補償。因此，英韌科技的主控芯片和企業級QLC SSD能夠提供行業領先的待機功耗和平均功耗。

總結而言，QLC閃存顆粒廠商在產品迭代中對QLC耐用性的優化，讓企業級用戶無需再為QLC SSD的壽命問題擔心，這給企業級QLC SSD普及打下了堅實的基礎。同時，英韌科技自研的第三代4K LDPC糾錯技術可以全面覆蓋市場上的所有QLC NAND，進一步提升這些QLC NAND的耐用性。在高速、大容量企業級QLC SSD打造方面，英韌科技通過前瞻性的技術布局，解決了die內、die間的傳輸問題，相關技術的表現顯著優于行業當前水平，為英韌科技打造行業領先的企業級QLC SSD產品掃清了障礙，相關產品將于今年下半年問世。

企業級QLC SSD需求迅速攀升

在QLC SSD快速落地的過程中，企業級QLC SSD是一股重要的力量。2024年之前，QLC SSD在消費級存儲領域已經形成一定規模的出貨。2024年是企業級QLC SSD開始普及的元年，比如在生成式AI等應用的推動下，以合理的TCO取代機械硬盤（HDD）便是剛需，因而企業級QLC SSD擁有一個巨大的產業藍海。TrendForce預測，2024年企業級QLC SSD的出貨量將達到30EB。

TrendForece在研報中指出，AI推理服務器由于寫入次數并不頻繁，主要以讀取為主，將會是企業級QLC SSD落地的重點方向，過往這些服務器主要以采用HDD為主。英韌科技數據中心BU總經理鄧滌指出，相較于傳統的HDD，企業級QLC SSD擁有幾大明顯的性能優勢：
·高速讀取能力和低延遲：QLC SSD能夠提供1200MT/s、2400MT/s甚至更高的傳輸速度，在讀取速度方面有明顯的優勢；
·高能效比：由于不需要旋轉磁盤和移動讀寫頭，QLC SSD的能效更高；
·高可靠性：由于不受物理部件的磨損和機械故障的威脅，QLC SSD的耐用性更好；
·低TCO：能源、維護和空間已經成為數據中心的主要成本挑戰，采用QLC SSD能夠擁有更低的TCO。

從產品容量來看，當前通用服務器所采用的HDD主要存儲容量是16-24TB，企業級QLC SSD可以輕松覆蓋這一容量區間，并且能夠實現64TB的企業級QLC SSD，為AI推理等應用節省存儲部署空間，進一步降低TCO。鄧滌表示，通過企業級QLC SSD取代傳統HDD也是英韌科技產品落地的一大方向。同時，英韌科技也會給更多的企業級用戶送樣，以挖掘更廣泛的企業級QLC SSD應用。

比如，在溝通中記者了解到，除了取代HDD，ZNS SSD也是QLC SSD一個重要的應用場景，這是一個高度定制化的場景。ZNS SSD即分區命名空間固態硬盤，是在OC（Open Channel，開放通道）SSD的基礎上發展而來的，將閃存轉化層FTL從SSD內部交給更上層的Host，用戶可以根據自己的需求制定FTL。從英韌科技收獲的市場信息來看，ZNS SSD用戶對采用QLC NAND方案的意愿是非常高的，英韌科技內部正在推進PCIe 5.0接口+QLC NAND方案的打造，以更好地滿足ZNS SSD需求。

鄧滌強調，“英韌科技作為一家提供企業級QLC SSD產品的廠商，對于我們而言，無論是什么樣的應用，我們要做的工作都是一樣的，即提供性能領先的QLC SSD產品。”

結語

得益于閃存顆粒廠商在QLC NAND方面的產品迭代，QLC NAND的壽命已經接近主流TLC NAND，為注重產品壽命的企業級QLC SSD應用創造了條件。英韌科技通過前瞻性的技術布局，解決了企業級QLC SSD在die內、die間的傳輸問題，讓QLC SSD性能也不再是弱項，充分釋放了QLC SSD的大容量潛力。

2024年是企業級QLC SSD普及的元年。正如TrendForce在研報中提到的，當前企業級QLC SSD的供應商仍較少，具有明顯的市場藍海屬性。英韌科技的企業級QLC SSD產品憑借該公司前瞻性的技術布局，性能上有明顯的領先優勢，有望在QLC SSD需求爆發中搶奪市場先機，贏得更大的市場蛋糕。