關於固態硬碟的二三事 - TLC和SLC的差異是什麼? DRAM Cache又是什麼?

SSD 固態硬碟是一種儲存硬碟類型，功能與傳統硬碟類似，但使用的技術不同。和 USB 隨身碟類似，SSD 使用快閃記憶體儲存資料，並以數位方式存取資料。

首先了解固態硬碟的內部構造：

1. NAND 快閃記憶體：SSD儲存資料的部分，以非易失性，即斷電後仍能保存資料的記憶體塊。
2. DRAM Cache：少量的易失性記憶體（需要電源來維護資料）用於緩存未來訪問的資訊。
3. 主控晶片：連接NAND快閃記憶體與電腦之間的主要電子元件。
   而常聽到的TLC和SLC顆粒就是指 NAND 快閃記憶體。

NAND快閃記憶體

由多個存放以位元（bit）為單位的單元構成，這些位元通過電荷被打開或關閉，如何組織這些開關單元來儲存在 SSD 上的資料，也決定了 NAND 快閃記憶體的命名，比如單級單元（SLC）快閃記憶體在每個存儲單元中包含一個位元。

同樣的單元物理空間下，多級單元（MLC）能使容量翻倍，三級單元（TLC）更能使容量變為三倍，基於這種發展，為SSD趨向大容量開闢了道路。

在性能、體積的優勢基礎上，NAND 快閃記憶體目前發展的方向便是降低每比特存儲成本、提高存儲容量。因此就催生了後來的四級單元（QLC），即每個存儲單元有4個bits的格式。

單級單元（Single Level Cell，簡稱SLC）
這類型的快閃記憶體在讀寫資料時具有最為精確，還具有最長的資料讀寫壽命的優點。
SLC擦寫壽命約在9萬到10萬次之間。

多級單元（Multi Level Cell，簡稱MLC）
多級單元俗稱 MLC，它的命名來源於它在 SLC 的 1bit/cell 的基礎上，變成了 2bit/cell。這樣做的一大優勢在於大大降低了大容量儲存快閃記憶體的成本。

三級單元（Triple Level Cell，簡稱TLC）
TLC 快閃記憶體是快閃記憶體生產中最低廉的規格，其儲存達到了 3bit/cell，雖然高儲存密度實現了較廉價的大容量格式，但其讀寫的生命週期被極大地縮短，擦寫壽命只有短短的 500~1000次，同時讀寫速度較差。

四級單元（Quad-level cells，簡稱QLC）
QLC 每個 SSD 顆粒可儲存 4bit 資料，跟 TLC 相比，QLC 的儲存密度提高了 33%。

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DRAM Cache

在SSD PCB上一個獨立的晶片，這顆DRAM晶片在SSD內負責的工作，就像一般記憶體在電腦運行過程中所負責的一樣，都是暫時存放部分數據，進而達到加速處理的目的。

因為有了這個暫存的功能，讓很多讀寫過程是可以直接使用暫存內的數據，速度上會比從頭開始快很多，但同時也和記憶體一樣，只要關機斷電就會自動清除數據。

另外，還有具備 SLC Cache 的固態硬碟，是在 TLC 或 QLC 的 NAND Flash IC 中，劃分出部分空間用來模擬 SLC 的寫入方式(每個 Cell 中只寫入 1bit 數據)，這樣就可以有效提升 SSD 在讀寫上的表現。