如何让QLC变得更可靠？

01.QLC是什么？
当前，市面上有4种常见的NAND类型：SLC、MLC、TLC和QLC。
SLC指一个存储单元存储1比特数据，而QLC的一个存储单元则存储4比特数据。固然数据密度的增长会降低存储每GB数据的成本，但单个存储单元含有的比特数越多，也会衍生出NAND的数据可靠性降低、读写延迟增长、性能降低等题目。

QLC刚刚面世之时，不少人都对其性能和寿命感到担忧，但随着闪存技术的不断发展迭代，QLC NAND的生态不断发展壮大，SSD财产链的各家厂商也开始了对QLC SSD的性能和寿命举行补强。而QLC SSD带来大容量、低成本上风也逐渐在某些应用场景中展露上风， 比如数据量大、不频繁修改数据且速度要求不高的应用场景。 这类场景从前大都照旧HDD的天下，而QLC SSD的性能和续航能力相对HDD照旧要高出好几个数目级，且SSD主控芯片的ECC（纠错码Error Correction Code）技术也会增强QLC SSD使用的历久性、可靠性。

02.如何让QLC更可靠？
在QLC闪存产物中，每个单元可以存储4比特数据，因此QLC中的存储单元统共有16个可能的状态（S0~S15），如下图所示。

QLC单元状态示意图

相对于只有8个可能状态的TLC闪存单元来说，由于QLC闪存单元可能状态数增长，导致QLC相邻状态之间的电压差更小，因此对QLC闪存单元来说，会给读操作引入更多的噪声，带来更高的原始误码率（raw bit error rate）。
同样的，随着闪存擦写次数（P/E cycles）的增长，以及数据保持时间（data retention）的增长，闪存的读参考电压会发生偏移，相邻状态间发生交叠。由于QLC相邻状态间电压差更小，对这种电压偏移的容忍度也越小。
所以QLC相对TLC来说能支持的擦写次数也更少，例如现有QLC闪存产物支持1000~2000次擦写，而TLC则可以或许支持7000~10000次擦写操作。换句话说，同样的擦写次数大概相同的数据保持时间的环境下，QLC的原始误码率会比TLC高。因此，QLC给闪存控制器中的ECC（错误恢复技术）提出了更高的要求。

03.完全覆盖QLC的强大ECC技术
英韧科技于2018年成功研发并全面启用4K LDPC（低密度奇偶校验Low-Density Parity-Check）纠错技术，并广泛应用于自主研发的消费级和企业级主控芯片中，极大地降低了体系UBER（不可纠错误码率Uncorrectable Bit Error Rate），引领了纠错编解码技术在行业的技术创新发展。
英韧科技主控的纠错于设计之初就从底层原理出发，对矩阵构造和编解码算法都有许多精妙的优化，实现了许多突破。终极纠错能力极强，发生纠错失败从而触发重读的概率很小，同时纠错算法消耗的数据读取延迟短、功耗低。
在同样的码率下（纠错码使用bit数目一样），实测4K LDPC纠错比2K LDPC方案降低UBER至少两个数目级以上，大大提高纠错性能。除此以外，英韧主控接纳自主研发的LDPC专利算法，在解码算法迭代的时间，实时动态更新并优化解码规则，因此纠错能力比行业平均程度提高约30%。

在近期举行的CFMS2023中国闪存市场峰会上，英韧科技也展示了搭配QLC NAND的参考设计，得到了不少行业人士的关注。
目前，英韧科技的多款主控芯片系列均支持4K LDPC，纠错能力可以完全覆盖QLC NAND，令用户可以充分发挥QLC NAND的成本上风，提升其性能和可靠性。

英韧科技自建立以来，始终专注存储领域，全面服务于消费级、企业级和工业级用户，提供优质可靠的存储主控芯片和固态硬盘解决方案，并为客户提供交钥匙固件方案、公版硬件设计和全套开卡软件，大大收缩产物上市时间。
英韧科技的消费级产物在入门、主流、高性能和游戏等细分市场上都能提供有竞争力的解决方案，尤其在各类成本优化解决方案上有着成熟的技术和丰富的经验。

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