第二代3D TLC NAND原厂级深度评测 | 是否如你所愿？

目前，市场上将3D TLC NAND flash主要分为两代:

• 第一代为32-48 layer 3D TLC NAND flash;

• 第二代为64-72 layer 3D TLC NAND flash;

第一代3D TLC NAND已经比较成熟，凭借容量和单GB成本优势，顺利取代2D NAND成为市场主导。其P/E cycle Endurance虽然比2D MLC差点，加上主控的优化，也足够可以满足消费市场和部分企业级市场的需要。不过，要想将3D TLC NAND大量用在企业级，需要企业级SSD主控有更加优异的优化措施。想必这点应该不足为虑，因为企业级SSD市场巨大利润空间，各大主控厂商都在各显神通，争取多分一杯羹。

第一代3D TLC NAND目前都正式量产，可以称为CS level。而很多SSD厂商拿到的第二代3D TLC NAND基本都是ES level。ES level是原厂验证等级，ES验证达标之后才会放产CS level. 

接下来，结合实验数据来比较一下第一代3D TLC NAND与第二代3D TLC NAND的差异。有一点需要声明一下，实验数据中的第一代3D TLC NAND颗粒是CS level，第二代3D TLC NAND颗粒是ES level. 以下对比主要基于四部分内容：P/E Cycle Endurance, Program/Read/Erase Time, Post Cycle Data Retention, Post Cycle Read Cycling.

P/E Cycle Endurance

图注: 横坐标是BER（Bit Error Ratio）, 纵坐标是PE Cycle次数

(实验结果基于市场表现优异的颗粒，IBM并没有注明原厂名称)

从P/E Cycle来看，第二代ES level颗粒与第一代CS level颗粒之间没有太大差异。但是，第二代ES level颗粒随着P/E Cycle的增加，BER会比第一代CS level颗粒稍高。 不过，小编相信，后续面向市场的第二代CS level颗粒一定比第二代ES level颗粒具有更强的P/E Cycle能力。

Program/Read/Erase Time

图注: 横坐标是Read时间, 纵坐标是PE Cycle次数

图注: 横坐标是Program时间, 纵坐标是PE Cycle次数

结果显示，不管是在program或者read时间方面，相比第一代CS level颗粒，第二代ES level颗粒均有约25%的提升。同样，后续面向市场的第二代CS level颗粒一定比第二代ES level颗粒在读写方面也会有所提升。

图注: 横坐标是Erase时间, 纵坐标是PE Cycle次数

在Erase时间方面，相比第一代CS level颗粒，第二代ES level颗粒有近33%~50%的提升。

Post Cycle Data Retention 

从实验数据来看，在Post Cycle Data Retention方面，第二代ES level颗粒与第一代CS level颗粒相差不大.

在这里，小编想多说两句。NAND可靠性包括Read Disturb, Program Disturb, Erase Disturb, Data Retention等(详细见"NAND闪存可靠性概览")。不过，小编觉得最让SSD厂商头疼就是Data Retention. 某些Data Retention特别严重的颗粒，即使SSD主控启动LDPC soft/hard decode，RAID，以及NAND read retry等一系列纠正措施，都无法弥补Data Retention带来的恶果，如下图，即为某原厂颗粒的TLC NAND data retention fail Vth分布图。

Post Cycle Read Cycling

从实验数据来看，在Post Cycle Read Cycling方面，第二代ES level颗粒与第一代CS level颗粒平分秋色.

总结：

第二代ES level颗粒与第一代CS level颗粒对比中，除了Program/Read/Erase时间有明显提升以外，其他方面均没有特别大的差异。

致谢: 本文采用的实验数据来自IBM研究院，非常感谢！

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