我左手拿的是一件距今約 7000 年的新石器時代石器，出土於現在稱作阿肯色州的區域，由當時的狩獵採集者製作，用來妥善加工野牛肉；右手拿的是於博伊西、愛達荷州和新加坡開發的最新的 Micron 25001 SSD，本身採用世界上首款最先進的 232 層單片 1TB QLC NAND 晶片製造，能夠儲存高達 2 TB 的資料。從石器時代到現在的矽時代，這兩項人類工程奇蹟之間相隔 7 千年，分別代表各自時代的單片技術的巔峰，在我看來，兩者是人類對創造和創新永無止境追求的真實寫照。在這篇文章中，我將概述美光如何引領全球最先進的基於 QLC 的固態硬碟的發展。
什麼是 QLC NAND？其重要性何在？
要真正理解儲存技術的飛躍，我們需要掌握一些基本知識。NAND 快閃記憶體是一種非揮發性儲存介質，即使在斷電的情況下也能保持二進位位元資料。本身廣泛用於隨身碟、iPod 和幾乎所有現代 PC 中，以儲存個人資料、作業系統和任何應用程式。此技術能透過修改不起眼的 MOSFET 電晶體以捕獲和保持代表 0 或 1 邏輯二進位狀態的電子來做到這一點。儲存一個二進位位元資料的每個經過修改的電晶體或單元被稱為單層單元或 SLC NAND。因此，要儲存一萬億位元（1Tb）的資料，就需要一萬億個單元。以某種方式儲存 2 位元資料的單個電晶體被稱為多層單元或 MLC。同樣，每個單元 3 位元資料被稱為三層單元或 TLC，最後，4 位元資料被稱為四層單元——QLC。
我常用的解釋方法是以水桶為例。空的水桶表示二進位 1，裝滿水的水桶表示二進位 0。這就是 SLC NAND 單元的類比。現在，如果能準確判斷水桶是空的、四分之一滿的、一半滿的、四分之三滿的還是完全滿的，就可以用來儲存多個邏輯狀態的資料——MLC！如果將其擴充至可分辨 16 種狀態，則可實現 QLC。現在，把水桶裡的水換成幾十個電子，這些電子陷獲於奈米級的奇特氧化物層中，橫跨數十億個電晶體，所有電晶體都裝在 232 層高的拇指大小的矽片中，能夠儲存人類積累的大量知識——不難看出，這些陷獲電子如何真正改變了我們的世界。
Branch Education 提供了非常好的線上資源，對這項技術進行了更詳細的解釋——連結。
我與 NAND 快閃記憶體的情緣
我大學畢業後的第一份正式工作是在美光擔任產品工程師，負責 NAND 單元的特性。我負責的第一款產品是 2010 年代早期的 64Gb（8GB）MLC 平面 NAND。我在大學時最珍視的財產之一是一個價格昂貴的 1GB 隨身碟，而開發密度比該隨身碟高 8 倍的單晶片是我想都不敢想的事情。多年來，我有幸參與了美光首款 3D NAND 晶片的研發工作，多層 NAND 單元的排列方式就像摩天大樓一樣，極大地提高了單晶片的儲存密度，這也推動了向 TLC 技術的過渡。後來，我有機會參與美光首款 QLC NAND 晶片的開發，在編寫產品資料表的過程中，我深深地迷上了這項技術。我手中的 Micron 2500 SSD 是以美光第四代 QLC NAND 為基礎，儲存容量是我大學時代擁有的隨身碟的 2000 多倍，速度快了幾個數量級。
定義全球最快的 QLC SSD
我的產品經理團隊確定了 Micron 2500 SSD 的目標，我們決定將該款 SSD 打造成為世界上速度最快、最注重使用者體驗的 SSD，可以與任何基於 TLC 的硬碟相媲美。
概括地說，有四個旋鈕可以實現這一目標。
- 單片 NAND 晶粒尺寸
- NAND 晶粒的平面數
- NAND 晶片和控制器的介面速度（ONFi 速率）
- NAND 時序
從成本到工程複雜性，每一項都有其自身需要克服的挑戰。
雖然整個產業對這項技術猶豫不決，甚至持懷疑態度，但我們的團隊堅持不懈，並堅信我們能夠將其變為現實。由於美光的高度垂直整合，更廣泛的團隊從一開始就確定並完善了這款硬碟的各個方面——從 NAND 設計、SSD 架構、介質管理到最終韌體。
透過與我們的客戶以及業內最優秀的工程團隊緊密合作，我們實現了以前看似不可能實現的目標，打造出堪稱全球最先進的 QLC SSD。
在最近的一篇部落格文章中，Prasad Alluri 概述了 Micron 2500 與市場上其他硬碟的效能比較 如何讓更多人獲得更好的使用者體驗 | Micron Technology Inc.
展望未來
隨著 AI 的普及和 AI PC 的出現（PC 中的 AI ：為什麼不呢？| Micron Technology Inc.），PC 對儲存裝置的需求只增不減。QLC 技術可以以極小的規格尺寸快速滿足此容量需求，同時提供絕佳的使用者體驗。看到正在開發的次世代 QLC 產品，我可以自信地說，最好的產品還在後面。
也許在 7000 年後，人類的後代右手可能拿著迄今為止從未夢想過的技術，但他們的左手很可能拿著今天的工程奇蹟之一——Micron 2500 SSD。
