摘要:过去十年,随着 AI、大数据、超大规模数据中心等应用的兴起,存储的瓶颈逐渐从“是否够快”转向“是否够大”。在这种趋势下,闪存不再只是替代 HDD 的高性能介质,而是逐渐成为数据基础设施的核心层。
过去十年,随着 AI、大数据、超大规模数据中心等应用的兴起,存储的瓶颈逐渐从“是否够快”转向“是否够大”。在这种趋势下,闪存不再只是替代 HDD 的高性能介质,而是逐渐成为数据基础设施的核心层。
01
QLC 是什么,为什么能做得更大
从 SLC、MLC、TLC 到 QLC,区别在于单个存储单元记录的比特数。QLC 每个单元存储四个比特,相当于在同样的硅面积里提升了信息密度。
这次讨论的 2 Tb(terabit)QLC 芯片,换算下来大约是 256 GB(十进制)。当多颗 2 Tb die 堆叠在一个封装里时,单颗封装就能实现 4 TB 的容量,这就是“单颗封装 4TB”的来源。
在这样的密度下,系统设计者就有了更大空间去打造“超大盘”。以 4 TB 级封装为基础,再配合高通道数控制器和合理的封装数,128 TB 级别的 SSD 在工程上是完全可实现的——业内已经有 100 TB 量级产品作为现实参考。这些并不是实验室演示,而是可以量产的路径。
02
用靠谱的算式感受一下系统级容量
相比空泛的比喻,更直观的方式是把账算清楚。
以常见的 2U/24 盘位高密度机箱为例,如果全部使用 128 TB SSD:
总容量 = 24 × 128 TB = 3,072 TB ≈ 3.07 PB(十进制)。
若是 2U/32 盘位,容量可达到约 4.09 PB。
一整柜(42U,装满 2U 节点,约 21 台),总容量能达到 60 PB 以上。
这个体量已经远超同体积下的近线 HDD,但还谈不上单个 2U 节点就能达到 EB(艾字节)级。把容量说清楚,比夸张的形容更有参考价值。
补充说明:厂商标称的 TB 通常按十进制计(1 TB = 10¹² B),而操作系统多按二进制显示(1 TiB = 2⁴⁰ B),因此系统实际显示容量会略小于标称值;同时 RAID/纠删码、预留空间、文件系统元数据也会进一步占用部分空间。
03
回到应用场景:为什么“更大”在今天更有意义
AI、分析、检索等工作负载正变得越来越“重”。训练集、嵌入向量、索引、副本等数据占用空间越来越多;在推理场景下,也需要把更多模型权重和缓存留在快速介质中,避免频繁跨层搬运。
高容量 QLC 的现实意义,就是在有限机架空间里提供更多“足够快”的容量层,给上层应用留下调度余地。
更准确地说,在读多写少或写入模式较顺序的场景中,高容量 QLC 提供了一种性价比较高的选择。把它用在合适的层级和写入模式下,整体系统在成本、能效和容量利用率之间能取得更好平衡。
04
耐久与性能:把“边界条件”讲明白
QLC 把单元存储位数增加到四比特,同时也带来了挑战:写入耐久度(P/E 次数)相比 TLC 更有限;写放大与垃圾回收管理难度更高;对控制器的写入整形、SLC 缓存策略、磨损均衡、ECC/坏块管理都提出了更高要求。
业界的普遍做法,是将 QLC 用于偏向读密集或顺序写的容量层,而把写入强度大、延迟敏感的数据留给 TLC 或持久内存层。这样才能让整个分层架构的 TCO 更健康。
在性能方面,如果 QLC 被设计为企业级 SSD,并配合足够的并发通道、DRAM/SLM 缓存以及完善的 QoS 算法,它能够在顺序读和温/冷数据访问场景中提供稳定带宽;而在随机写密集的场景,则需要通过系统分层来避免逼近其极限。
因此,选型时要关注厂商提供的真实 QoS 指标(例如 99.99% 延迟表现)和持续写入性能,而不仅仅是宣传的“峰值 GB/s、IOPS”。
05
站在工程现实里的结论
在实际情况中,2 Tb QLC die ≈ 256 GB,堆叠后单封装可做到 4 TB,这是合理且成熟的路径。以此为“砖块”,128 TB 级企业 SSD 有明确的实现条件;在 2U/24–32 盘位机箱中,整机容量能到 3–4 PB,一柜就能达到数十 PB。
这些数据都是算得清楚的,不需要夸张表述。对那些需要在有限机架中容纳更大数据体量、又要求维持“足够快”访问的场景,QLC 提供了一个务实的解法:提升容量密度,优化写入模式,设计合理分层。相比追求单点的极限性能,这种方式更能改善整体可用性和成本。
06
继续往前走
作为 NAND 的发明者,铠侠在 3D 闪存(BiCS FLASH™)和 QLC 工程化方向持续投入。2 Tb QLC 的价值不仅在于芯片密度本身,更在于它为系统设计者提供了更大容量层的可能性和更低门槛。未来,控制器算法、固件和系统层面的配合会变得更加关键。只有把这些环节做好,“更大容量”才能真正转化为“更好体验”。
备注:
*产品密度是根据产品内的内存芯片密度来确定的,而不是最终用户可用于数据存储的内存容量。消费者可使用的容量会因开销数据区域(overhead data areas)、格式化、坏块和其他限制而变少,而且也可能因主机设备和应用程序而变化。详情请参考适用的产品规格。1Gb = 230 位 = 1,073,741,824位。1GB = 230 字节= 1,073,741,824 字节。
*读写速度是铠侠株式会社在特定测试环境中获得的最佳值,铠侠株式会社不保证单个器件的读写速度。读写速度可能会因使用的器件和读取或写入的文件大小而异。
*所有公司名称、产品名称和服务名称可能是其各自公司的商标。
*容量的定义:铠侠定义1兆字节(MB)为1,000,000字节,1千兆字节(GB)为1,000,000,000字节,1兆兆字节(TB)为1,000,000,000,000字节。但是计算机操作系统记录存储容量时使用2的幂数进行表示,即定义1GB = 230 = 1,073,741,824字节,因此会出现存储容量变小的情况。可用存储容量(包括各种媒体文件的示例)将根据文件大小、格式、设置、软件和操作系统(例如Microsoft®操作系统和/或预安装的软件应用程序)或媒体内容而异。实际格式化的容量可能有所不同。
*1千位字节(KiB)指 210, 或1,024字节,1兆字节(MiB)指 220,或1,048,576 字节,1千兆字节(GiB)指230, 或1,073,741,824字节。
*IOPS:每秒输入输出(或每秒I/O操作数)
*读写速度可能因主机设备、读写条件和文件大小的不同而不同。
*信息随时可能更改:虽然铠侠在发布时已努力确保此处提供信息的准确性,但产品规格、配置、价格、系统/组件/选项等的可用性都可能发生更改,恕不另行通知。
*产品图像可以代表设计模型。图像仅用于说明目的。产品外观可能与实际产品不同。闪存组件的实际数量因硬盘容量而不同。
来源:夏琳看科技