一块固态硬盘的内部，正经历着一场从平面平房到立体高楼的建筑革命，而MLC则是这座高楼里精心设计的复式套房。
“你说我该选MLC的还是3D NAND的固态硬盘？”几年前，这问题就像在问“该买汽油车还是自动挡汽车”，常让人摸不着头脑。说实在的，第一次听到这问题我也懵了。
原来，MLC和3D NAND压根不是二选一的关系，它们如同建筑的设计理念与建造技术，完全不同维度却又紧密交织-2。
想理解3D NAND与MLC的关系，得从最基础的存储单元说起。NAND闪存的基本存储单位是浮栅晶体管，通过对晶体管充电和放电来记录数据-8。
每个存储单元能存多少数据，决定了它是哪种类型。早期的SLC最简单，一个单元只存1比特，速度快、寿命长，但容量小、成本高，多用于企业级产品-5。
MLC（多层单元）则向前迈进了一步，一个单元能存2比特数据。想象一下，原本只能存一个数字的房间现在要区分四个不同状态，技术上复杂多了。这种设计使容量翻倍，成本降低，但寿命和性能有所妥协，P/E循环次数降到约10,000次-2-8。
随后出现的TLC和QLC继续沿着这条路走，分别存储3比特和4比特，容量越来越大，成本越来越低，但寿命和性能的挑战也愈发严峻-8。
多年来，NAND闪存一直遵循着2D平面设计思路。业内有个形象比喻：2D NAND就像在一块空地上建平房，空地面积有限，房子数量也就受限-1。
随着技术发展，在平面上微缩晶体管越来越接近物理极限，3D NAND技术应运而生。这项创新不改变房屋（存储单元）本身的设计，而是改变它们的排列方式，从平面排列变为立体堆叠-1。
三星、美光等公司率先实现了这项技术的量产-1。堆叠层数从最初的24层、32层，发展到48层、64层，再到如今的232层甚至更高，存储密度呈几何级数增长-1-8。
立体堆叠的好处显而易见：同样“占地面积”下能容纳更多“房间”，单位成本下降，还能实现更低的功耗和更高的耐久性-2。
弄清了MLC和3D NAND的本质，它们的关系就清晰了：MLC定义了每个“房间”的户型设计（能容纳多少数据），3D NAND决定了整栋建筑的建造方式（平铺还是堆叠）。
3D NAND与MLC的关系并非排斥，而是可以结合。制造商可以生产3D MLC NAND，即采用立体堆叠技术，且每个存储单元存储2比特数据的闪存-9。
这种结合创造了新可能，也带来新挑战。研究显示，3D MLC NAND闪存因其大容量和高性能而备受青睐，但同时也引入了“大块问题”-9。
随着堆叠层数增加，单个存储块内包含的页数大幅增加，导致擦除操作延迟延长，垃圾回收时需要迁移的数据页增多，对小数据请求的响应时间变长-9。
当我们更深入地探讨3D NAND与MLC的关系时，会发现技术融合带来的不仅是容量提升，还有可靠性挑战。现代NAND闪存将数据存储为每个存储单元的阈值电压，这一电压取决于单元内的电荷量-7。
3D NAND的新单元设计和结构使存储单元更容易漏电-7。同时，MLC技术显著缩小了不同电压水平间的余量，以便在单个单元中存储多个比特-7。
这些因素相互叠加，导致3D NAND闪存单元在编程后，阈值电压可能迅速偏移超出读取参考电压范围，从而在读取时产生错误-7。
为应对这一挑战，现代固态硬盘采用了两种主要方法：一是使用强大的纠错码；二是当纠错码无法纠正所有错误时，执行“读取重试”操作-7。
技术发展总是伴随着权衡取舍。尽管3D MLC NAND结合了两种技术的优点，但在消费级市场中，情况正在发生变化。
一项研究发现，采用低成本3D CT TLC NAND闪存的混合固态硬盘，在多种工作负载下均实现最佳性能，比采用更高成本2D FG MLC NAND闪存的性能提高20%-4。
在数据中心应用中，基于3D CT TLC NAND闪存的混合固态硬盘，不再需要更高成本的MLC NAND闪存-4。这表明，3D NAND技术正在改变传统的选择逻辑。
技术论坛上的讨论也反映了这一趋势。一位网友指出：“当3D单元结构出现时，经验法则有点被颠覆了，因为3D单元具有更大的单元特征，甚至能够比特征尺寸更小的MLC处理更多次擦除。”-10
随着232层NAND技术的普及，三星、西数和铠侠等厂商正推动闪存层数向更高发展-8。数据中心不再需要更高成本的MLC NAND闪存，3D TLC已成为新的性价比标杆-4。
存储芯片的立体高楼越建越高，而MLC如同大楼内的复式户型，在特定领域仍占一席之地。
问：作为一个普通用户，买固态硬盘时应该关注3D NAND还是MLC呢？
嘿，这问题问到点子上了！首先别再把它们当成二选一的关系啦。现在市面上消费级的固态硬盘，绝大多数已经是3D NAND技术了，这就像是建筑的基本结构-1。而MLC、TLC这些指的是每个存储单元存多少数据，是“户型设计”-2。
对于大多数日常使用——比如打游戏、办公、看电影，3D TLC的产品通常是最佳选择。它平衡了价格、容量和性能-4。除非你有特别频繁的大量数据写入需求，比如专业视频编辑，那可以考虑MLC产品，但价格会高不少。
有个有趣的现象：由于3D NAND技术改进了存储单元结构，现在的3D TLC寿命可能比早期的2D MLC还要好-10。所以别一味迷信“MLC一定比TLC好”，关键看具体是哪一代技术。
问：为什么企业级存储还在用MLC，这不是过时技术吗？
MLC在企业级市场可没过时，它只是找到了最适合自己的位置。企业级应用最看重的是可靠性和耐用性，在这方面MLC仍有优势-2。
每个MLC存储单元只存2比特数据，电压状态只有4种，相比TLC的8种状态、QLC的16种状态，MLC的电压差异更明显，更不容易出错-8。这对需要7×24小时运行、处理关键数据的服务器环境至关重要。
不过有趣的是，企业级市场也在变化。一些混合存储方案中，3D TLC已经能提供足够的可靠性，成本却低得多-4。未来MLC可能会逐渐退守到对可靠性要求极高的特种应用领域，比如航空航天、工业控制等-8。
问：3D NAND技术还会怎么发展？QLC会完全取代MLC吗？
技术发展就像爬山，每一步都有新风景。3D NAND的未来有几个清晰方向：堆叠层数会继续增加，从现在的232层向300层、400层甚至更高迈进-8。
但我个人觉得，一味堆叠层数可能不是唯一方向。像“大块问题”这样的挑战-9，需要更智能的控制器和算法来解决。未来的发展可能是多维度的：堆叠层数、单元设计、材料科学和控制器算法齐头并进。
至于QLC会不会完全取代MLC？短期内不会。就像轿车没完全取代越野车一样，不同技术有各自适合的场景。QLC会主导追求大容量的消费级市场，而MLC在需要高可靠性的领域仍有一席之地-8。
说不定哪天会出现全新的存储技术，就像当年NAND闪存取代机械硬盘那样。到那时，我们现在讨论的MLC、TLC、QLC区别，可能会变成技术史上的有趣注脚。
