深入解析SSD中MLC与SLC的性能差异

固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive)，也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘。

固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳。其芯片的工作温度范围很宽(-40~85摄氏度)。目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

本文将详细解析SSD固态硬盘的工作原理，并解析SLC与MLC两种不同的固态硬盘在性能和安全性上的差异。

SSD工作原理

下面是一个关于NAND闪盘的原理塔图。从下图我们可以看到，每一个“单元”就是由一个这样的晶体管组成的。

在单级单元(SLC)闪存设备中，一个晶体管可容纳1-比特数据。您通过电子通道将数据写入单元;将足够高的电压加于两端，创造一个足够强大的电场，电子将穿透氧化物进入浮动门。消除电压，电子将继续停留在浮动门。将电压穿越通道而不施加到门上，扭转偏压，电子将向另一个方向移动。

简单的说，这就是闪盘的工作原理-你有两种状态，0和1，即使单元没有电了，状态也会维持住，因此对存储设备来说是非常理想的。

编程闪存是一个反复的过程。该控制器将电压施于门(或通道)上，允许一些电子穿过并检查单元的临界电压。当临界电压已达到一些预定的值时，就开始编程并储存数据了。

MLC与SLC的区别

目前SSD硬盘使用两种形式的NAND闪存：单级单元(SLC)和多级单元(MLC)。两者之间的差额是每单元存储的数据量，SLC每单元存储1比特而MLC每单元存储2比特。关键在于，SLC和MLC占据了相同大小的芯片面积。因此，在同样的价格下，MLC可以有两倍容量的效果。

英特尔的SLC和MLC闪存实际上使用了相同的晶体管，不同之处在于怎样读/写这两个闪存。SLC只有两个电压符，因为它只有两个状态(0或1)。MLC却有四个状态(00，01，10 ，11)，因此需要花费较长的时间来访问，因为你不想意外写入错误的数据;您已有了相同的最大、最小电压，您现在仅仅有它们两者之间更多的刻度：

SLC (left) vs. MLC (right)

下面是一个关于SLC和MLC性能基本数据的表格：

SLC和MLC的擦除性能是一样的，MLC闪存的读取性能需花费两倍长的时间，写入性能需花费四倍长的时间。如果您以前听说过有人抱怨MLC写入速度，这就是部分原因。不过一定要记住，我们在这里谈论的这些数字低得离谱——甚至900微秒写入MLC闪存的速度都远远超过向普通机械硬盘的写入速度。

SLC的最大优势不在于它的性能好而在于它的使用寿命长。要了解闪存的耐用性，我们首先需要看看存储设备的内部构造。