除了读写5.0G/s PCIe 4.0还有啥能耐？

台北电脑展上，amd的7nm燃和x570系列主板的发布燃爆全场，正式意味着pcie 4.0进入实用阶段。

带宽直接从8gt/s翻倍达到16gt/s，带宽越大，能够瞬间传输的数据也就越多，所以nvme 协议的 ssd才能做出容量更大，速度更快的产品。

那么再加上qlc闪存，它们能在ssd身上碰撞出怎样的火花呢？又会对未来的ssd市场造成怎么样的影响呢？

qlc+4d nand让tb级ssd不再遥远

我们都知道固态硬盘采用闪存颗粒nand flash作为存储介质，所以它是固态硬盘中最重要的构成部分，其好坏也就决定着固态硬盘质量的好坏。

nand flash是目前最常见的存储芯片，当其存储密度不断提升的同时，成本也会变得越来越敏感，因为flash闪存的成本取决于其芯片面积，所以如果可以在同一区域存储更多数据，flash将更具成本效益。

所以我们使用的nand flash从slc发展到了现如今的tlc，以及即将大批量出货的qlc。

我们常见的闪存类型主要有slc、mlc、tlc、qlc这几种，在slc闪存中，每个存储单元仅存储一位信息，这使得读取单元格更快捷，因为磨损的影响小所以寿命比较长，但价格较较高。

mlc闪存每个存储器单元存储两位信息，读取速度和寿命都低于slc，但价格也便宜2到4倍。

tlc闪存每个存储器单元存储3位信息，相比于前者更适合消费级使用，而qlc闪存则是每个存储器单元能够存储4位信息以存储更多的信息，所以我们可以看到目前采用qlc闪存的ssd容量基本都是tb起步，三星的860 qvo最高甚至可以达到4tb的容量。

除了三星以外，美光在qlc闪存方面也是动作频频，美光是最早大规模量产3d qlc闪存的厂商之一。

根据其发布的财报数据来看，美光上季度用于固态硬盘的3d qlc闪存出货量环比增长了75％，足以可见qlc闪存的市场竞争力，毕竟它的价格优势是tlc和mlc闪存所无法比拟的。

sk海力士在今年6月推出了业内首款128层tlc 4d nand flash，并宣称已经开始批量生产，容量为1tb，目前闪存制造厂商主要是集中提高96层3d nand。

而sk 海力士推出的128层4d nand是目前业界最高的垂直堆叠高度，具有超过3600亿个nand单元，在96层nand的基础上堆叠多达32层实现128层堆叠。

它最大优势是小芯片尺寸，使其能够实现1tb超高密度的nand flash。

同时在1.2v时实现了1400mbps的数据传输速率，可以为终端市场提供高性能和低功耗的移动解决方案和企业级ssd解决方案，预计将在2020年面世。

sk海力士全球销售与营销负责人jong hoon oh表示 “sk海力士通过128层4d nand确保了其nand业务的竞争力，凭借该产品在业界的最高堆叠和容量密度，我们将在合适的时间为客户提供各种解决方案。” 

qlc寿命和性能已无需担心

在2d nand闪存时代，闪存制造厂商为了追求nand容量的提升，需要不断提升nand制程工艺，但在3d nand时代，提升nand容量靠的不是微缩制程工艺了，而是靠堆栈的层数。

我们以tlc闪存为例，其问世于2d nand闪存时代，遭遇了诸多寿命、性能上的考验，最初发布的tlc闪存p/e寿命只有100-150次。

但是随着nand技术的进步、纠错技术的改良，p/e寿命不断提升，逐渐被市场所接受并且发展成为主流，在3d nand时代的qlc闪存在可靠性上跟2d nand时代的tlc、qlc完全不同，p/e寿命已经不再是我们需要担心的问题。

目前主流的qlc闪存已经能够实现1000pe的寿命，这已经与tlc闪存ssd没有差距，并且目前三星、美光、英特尔等厂商的量产qlc闪存，均提供了3到五年的质保，所以不用对它的寿命存在担心。

860qvo 2tb测试成绩

我们都知道由于内部工作机制以及结构的原因，ssd的io性能和4k性能要远好于机械硬盘，我们以三星的860qvo为例，在空盘的情况下读写也是双双到了500mb/s以上，4k性能约91k和86k iops，相当不错。

这对日常的pc小文件以及游戏的读取速度非常有帮助，在写入数据超出其缓存区大小以后，速度为100mb/s左右，依然远远强于机械硬盘，所以在slc动态缓存承受范围内，qlc闪存ssd的使用体验与tlc闪存ssd是没有区别的。

pcie 4.0助力大容量qlc ssd普及

群联在新技术方面一直处于业界领先地位，旗下的ps3111-s11t搭配美光n18 64层堆叠3d qlc，s13t、e13t搭配东芝bics4 96层堆叠3d qlc，为存储厂商打造更大存储容量的qlc ssd做好了充足的准备。

群联qlc主控

tlc闪存目前占据着85%的nand市场需求，由于制造成本的原因，mlc、slc已经基本退出市场，这也就意味着qlc闪存的ssd已经开始面向市场，走进了寻常百姓家，毕竟实实在在的优惠价格摆在那里，更便宜的价格换来更大的容量，没人愿意拒绝。

我们现行的pcie 3.0规范，信号速率为8gt/s，编码方式是128b/130b模式，即每传输128个bit，需要发送130个bit。

那么，pcie 3.0协议的每一条lane支持8*128/130=7.877gbps=984.6mb/s的速率，一条pcie 3.0 x16的通道，x16的可用带宽为7.877*16=126.031gbps=15.754gb/s，双向带宽高达31.5gb/s。

而pcie 4.0，则是将这个带宽再翻一倍。带宽越大，能够瞬间传输的数据也就越多，这意味着新的芯片lane４条就可以达到８条甚至16条的能力，所以nvme 协议的 ssd才能做出容量更大，速度更快的产品。

让我们回到开头的pcie 4.0 ssd，在今年五月份的台北电脑展上，群联发布了业界首款pcie 4.0 ssd主控，ps5016-e16，这是群联目前的旗舰产品，也是消费应用市场上领先业界且唯一的pcie gen4x4 nvme ssd控制芯片。

采用28nm制程且搭载最新的96层3d nand闪存以及第四代的ldpc纠错引擎，群联ps5016-e16控制芯片最高效能达到5gb/s，这也是目前ssd所能达到的最快速度了。

技嘉也借着这次机会在台北电脑展上给我们放了个大招，展示了旗下8tb基于群联e16主控的pci-e 4.0 aic ssd，读取速度达到了15000mb/s。

除此之外，美商海盗船、影驰等都推出了基于群联pci-e 4.0 e16主控的固态硬盘，读写速度均到了4.0gb/s以上，并且目前已经发售。

随着5g物联网时代的来临，预计在2-3年的时间，家庭使用场景下启用数据互联的设备将急剧增加，pc将有可能成为个人服务器和数据处理中心的存在。

而个人pc数据处理中心需求也将会渐渐浮现，有不少科研机构预计了我们未来的存储使用场景，未来更可能是以500gb左右的tlc或者mlc闪存盘来做系统主盘，用2tb或者更大的qlc固态硬盘当做仓库盘这样便能完美的发挥各自优点，避开不足。

再加上pcie 4.0的背书，势必将会给我们的使用体验带来巨大变革。

pcie4.0 ssd虽然听着很美好，但它缺点也是实实在在存在的，因为目前要使用它的话需要升级一整套硬件，而且ssd本身的价格也相当昂贵，目前还只能远观。

但随着个人pc数据吞吐的速度需求的增加，以及配套硬件的逐渐完善，产生规模效应后，成本将会进一步降低，到那时相信它就能飞入寻常百姓家了。