Khi nói đến loại bộ nhớ flash cho SSD, người dùng không còn phải đối mặt với tình trạng buộc phải chuyển đổi từ MLC sang TLC và tình huống "không còn lựa chọn nào khác ngoài việc mua". Ít ai biết rằng SSD QLC đã có mặt trên thị trường gần một thập kỷ. Trong hai năm qua, SSD QLC đã dần chuyển mình từ một lựa chọn bổ sung cho người dùng thành một xu hướng chủ đạo trên thị trường.

Cũng như TLC đã thay thế MLC, QLC cũng đang được áp dụng rộng rãi, mặc dù một số người dùng vẫn còn e ngại. Đây chính xác là sự phát triển đang diễn ra trong chuỗi cung ứng. Chúng ta cần hiểu rõ hơn về công nghệ bộ nhớ flash và xu hướng SSD trong thời gian tới. Biểu đồ dưới đây cho thấy các ổ SSD QLC dành cho người tiêu dùng được phát hành trong năm nay, hầu hết đều sử dụng giao diện PCIe 4.0 x4 và được thiết kế với kiến ​​trúc bộ nhớ đệm bốn kênh, không cần DRAM.

Ưu điểm về mật độ của QLC

Khi người dùng hiểu rõ hơn về QLC, họ không còn cần phải bắt đầu lại từ đầu với các khái niệm và nguyên lý của TLC và QLC nữa. Với mật độ lưu trữ tăng 30% so với TLC, đây chính là sự tự tin đằng sau QLC. Mật độ lưu trữ cao hơn không chỉ đồng nghĩa với dung lượng SSD lớn hơn mà còn giảm chi phí và nâng cao hiệu quả chi phí.

Hiện tại, bộ nhớ flash TLC phổ thông có dung lượng một đế chip là 1 Tbit, trong khi QLC có thể đạt 2 Tbit trên mỗi đế chip. Hình ảnh bên dưới cho thấy đế chip nhớ flash BiCS2 QLC 8 Tb của Kioxia/Western Digital, với quy trình đóng gói 16 đế chip, có thể cung cấp dung lượng lưu trữ lên đến 4 TB trên một chip nhớ flash duy nhất. Ngoài Kioxia/Western Digital, Yangtze Memory Technologies và Micron cũng đã ra mắt bộ nhớ flash QLC 3D thế hệ tiếp theo với dung lượng một đế chip là 2 Tb.

Dung lượng đơn chip của bộ nhớ flash TLC 3D hiện tại vẫn ở mức 1TB. Khi áp dụng cho SSD, trong cùng điều kiện, bộ nhớ flash QLC có thể cung cấp dung lượng lưu trữ gấp đôi so với bộ nhớ flash TLC. Đây là lý do tại sao SSD QLC có thể dễ dàng đạt tới 8TB, 16TB, hoặc thậm chí hàng trăm TB—ai mà không thích chứ? Các nhà sản xuất bộ nhớ flash lớn đều đang tích cực quảng bá QLC, không phải vì nó "giá rẻ", mà vì ngành công nghiệp tin rằng QLC là hướng đi tương lai cho sự phát triển công nghệ. Họ muốn giới thiệu những đột phá của mình trong công nghệ tiên tiến.

SSD QLC cũng có thể đạt được độ bão hòa bus

Thiết kế bốn kênh là xu hướng chủ đạo hiện nay của SSD. Do số lượng kênh bộ nhớ flash hạn chế, việc cải thiện tốc độ giao diện bộ nhớ flash đã trở thành chìa khóa để tăng tốc hiệu suất SSD.

Việc nâng cao tốc độ giao diện là một xu hướng tất yếu trong phát triển công nghệ bộ nhớ flash. Kioxia gần đây đã công bố việc bắt đầu thử nghiệm bộ nhớ flash BiCS thế hệ thứ chín. Mặc dù các mẫu hiện tại thuộc loại TLC, nhưng rõ ràng là bằng cách tách biệt xử lý CMOS và mảng lưu trữ trên công nghệ BiCS5 hiện có, hiệu suất SSD có thể được cải thiện đáng kể. Cả TLC và QLC đều có thể được hưởng lợi từ việc cải thiện tốc độ giao diện bộ nhớ flash.

Hình trên cho thấy kiến ​​trúc bộ nhớ flash BiCS5 của Kioxia, ban đầu thuộc thiết kế CNA. So với BiCS6 do CUA thiết kế, nó chậm hơn một thế hệ. Tuy nhiên, sau khi áp dụng công nghệ CBA, mạch CMOS được sản xuất trên một wafer riêng biệt, không còn bị hạn chế bởi quy trình xử lý nhiệt độ cao của mảng lưu trữ, mang lại tốc độ giao diện bộ nhớ flash là 3600 MT/giây, tương đương với BiCS8.

QLC hiện đại hiện nay gần như ngang bằng với TLC về tốc độ giao diện, cho phép đạt được độ bão hòa bus—thường được gọi là “đọc tốc độ đầy đủ”.

Hãy KingSpecXG7000 của và SSD VP14000 làm ví dụ; cả hai đều sử dụng bộ nhớ flash QLC 3D và đạt độ bão hòa băng thông tương ứng với giao diện PCIe 4.0 và PCIe 5.0. Trong môi trường ứng dụng dành cho người tiêu dùng, nơi đọc là mục đích sử dụng chính, lợi thế về hiệu quả chi phí của chúng càng được nhấn mạnh.

Giải pháp cho những hạn chế ghi của QLC

Trước đây, người ta thường cho rằng dù SSD QLC có cải thiện đến đâu thì những hạn chế về hiệu suất ghi của chúng vẫn không thể bỏ qua. Mặc dù bộ nhớ đệm SLC có thể tối đa hóa hiệu suất ghi, nhưng đối với QLC mô phỏng các thao tác ghi SLC, nó đòi hỏi không gian người dùng gấp bốn lần, và hiệu suất suy giảm nghiêm trọng sau khi bộ nhớ đệm cạn kiệt.

Micron 7100 mới ra mắt gần đây giới thiệu cơ chế lưu trữ đệm đa lớp mới cho ổ SSD QLC. Công nghệ ghi thích ứng AWT tận dụng tính linh hoạt của bộ nhớ flash, kết hợp bộ nhớ đệm SLC và TLC để đạt hiệu suất ghi mượt mà hơn trong khi vẫn duy trì lợi thế về chi phí của QLC.

Tuổi thọ của QLC không còn là vấn đề đáng lo ngại nữa

Nhờ những tiến bộ trong công nghệ bộ nhớ flash và thuật toán sửa lỗi LDPC, độ bền ghi của SSD thực sự đã được cải thiện đều đặn trong những năm gần đây. Bộ nhớ flash QLC 3D chất lượng cao hiện có số chu kỳ chịu đựng ghi vượt xa bộ nhớ flash TLC 2D ban đầu. Ví dụ, bộ nhớ flash QLC 3D kiến ​​trúc Cổng Nổi được sử dụng trong KingSpec XG7000/VP14000 có tuổi thọ chu kỳ ghi là 3,000 chu kỳ, gấp đôi so với bộ nhớ flash TLC 2D.

Về kiến ​​trúc Cổng Nổi, đây là công nghệ chủ đạo trong kỷ nguyên bộ nhớ flash 2D. Với sự ra đời của bộ nhớ flash 3D, hầu hết các nhà sản xuất bộ nhớ flash đã chuyển sang kiến ​​trúc Charge Trap do những hạn chế về quy trình sản xuất. Intel vẫn là công ty duy nhất tiếp tục sử dụng kiến ​​trúc Cổng Nổi. Sau đó, mảng kinh doanh bộ nhớ flash của Intel đã được bán cho SK Hynix, hiện được gọi là Solidigm. Solidigm hiện tập trung vào thị trường SSD cấp doanh nghiệp và không thiên vị kiến ​​trúc nào hơn kiến ​​trúc nào; cả hai loại bộ nhớ flash đều được sử dụng.

Theo tài liệu của Intel vào thời điểm đó, kiến ​​trúc Floating Gate có lợi thế đáng kể so với kiến ​​trúc Charge Trap về thời gian lưu giữ dữ liệu sau khi mất điện.

Về thời gian lưu giữ dữ liệu, các tiêu chuẩn công nghiệp quy định rằng sau khi đạt đến độ bền ghi định mức, ổ SSD dành cho người tiêu dùng sẽ có thể lưu giữ dữ liệu trong một năm ở nhiệt độ 30 độ C mà không bị mất dữ liệu.

KingSpecDòng SSD XG7000 và VP14000 mới ra mắt của chúng tôi vượt xa các tiêu chuẩn công nghiệp, đạt hiệu suất BOL (lưu trữ dữ liệu liên tục) lên đến bảy năm ở nhiệt độ 43°C mà không gặp lỗi, và hiệu suất EOL (lưu trữ dữ liệu liên tục) được thiết kế để hoạt động không lỗi trong một năm ở nhiệt độ 43°C. Điều này có nghĩa là bạn không còn cần phải lưu trữ dữ liệu quan trọng chỉ trên ổ cứng HDD nữa.

Ở đây, BOL và EOL lần lượt là viết tắt của Bắt đầu vòng đời (BOL) và Kết thúc vòng đời (EOL), ám chỉ trạng thái ban đầu và trạng thái sau khi vòng đời danh nghĩa kết thúc. Theo thông số kỹ thuật JESD218, ổ SSD dành cho người tiêu dùng phải đáp ứng yêu cầu lưu trữ dữ liệu trong một năm ở nhiệt độ 30°C khi tắt nguồn ở trạng thái EOL. Tuy nhiên, nhiệt độ càng cao trong quá trình lưu trữ khi tắt nguồn, tỷ lệ lỗi bộ nhớ flash càng lớn. KingSpec đạt được khả năng lưu trữ không lỗi trong một năm ở nhiệt độ 43°C, một thách thức khó khăn hơn đáng kể so với thông số kỹ thuật của JEDEC. Điều này làm nổi bật những ưu điểm của bộ nhớ flash kiến ​​trúc Cổng Nổi (FG).

Người dùng sẽ không bị buộc phải lựa chọn

Xét về xu hướng ngành, các nhà sản xuất lưu trữ hàng đầu đang tích cực phát triển SSD QLC, đặc biệt là cho các sản phẩm chuyên biệt. TLC sẽ không biến mất trong ngắn hạn, và do dung lượng tăng đáng kể, bộ nhớ flash PLC sẽ chưa thể sớm được đưa vào sử dụng thực tế. Trong tương lai gần, SSD TLC sẽ cùng tồn tại với SSD QLC trong một thời gian dài, và SSD QLC có thể sẽ phát triển với tốc độ nhanh hơn.

Hãy KingSpec Ví dụ: công ty đã ra mắt XG7000 và VP14000 tại CES 2025/IFA 2025, cung cấp các máy tính cá nhân thương hiệu có dung lượng lớn hơn và ổ SSD nhanh hơn để nâng cao trải nghiệm người dùng tổng thể. Ngoài ra, KingSpec có kế hoạch ra mắt SSD QLC cấp doanh nghiệp trong tương lai, cung cấp nhiều lựa chọn hơn cho máy chủ và máy trạm.

Bên cạnh các mẫu OEM, SSD QLC cũng đang mở rộng sang các thương hiệu bán lẻ. Tuy nhiên, chúng ta có thể yên tâm rằng cả nhà sản xuất SSD và phương tiện truyền thông đều sẽ ưu tiên sở thích của người dùng, đảm bảo người dùng có thể đưa ra lựa chọn chính xác dựa trên nhu cầu của mình, dù là SLC, TLC hay QLC. Chìa khóa nằm ở việc dán nhãn bộ nhớ flash minh bạch và đánh giá sản phẩm toàn diện, cung cấp cho người dùng thông tin tham khảo giá trị để đưa ra quyết định phù hợp với nhu cầu.