今年的快閃記憶體高峰會（Flash Memory Summit）可說是高潮不斷，許多新品與新技術爭相發布，為快閃記憶體的市場擘劃了美好的未來。而今年最受注目的新產品莫過於採用QLC規格的新一代固態硬碟（SSD），這個規格最大的特色就是具備高容量，目前單顆晶片的容量最高已經突破1TB。

而從技術演進的趨勢來看，QLC越過2TB也已近在咫尺，因此兩三年後的一個QLC SSD的容量就有可能是10TB起跳，那麼進一步挑戰HDD的市場也是遲早的事。問題只剩下，會取多少？又會用在哪裡？

QLC規範容量大 但性能是妥協

目前檯面上所有的SSD製造商幾乎都已經推出了QLC規範的產品，包含美光（Micron）、英特爾（Intel）、東芝（Toshiba）、威騰電子（Western Digital）和三星（Samsung）都先後宣佈成功開發使用4bit/cell架構的NAND快閃記憶體晶片。因此在終端市場的普及速度將會十分迅速。

快閃記憶體的基本儲存原理，就是儲存「單元（Cell）」的儲存資料越多，單位儲存面積容量就越大，但同時也造成電壓狀態越多，越難控制，導致顆粒穩定性越差，壽命也越低。

圖1 : QLC技術示意圖

而QLC的基本定義，就是Quad-Level Cell，即4bit/cell，也就是每個單元儲存4個資料，產生16個狀態。而前一代TLC，則是Trinary-Level Cell，代表3bit/cell，為每個Cell單元儲存3個資料，可產生8個狀態。

因此，在容量上，QLC比TLC在儲存容量上有倍增的性能，但速度與可靠度則是再滑落一級，就算後續的技術能有所改善，但先天的差距還是有所限制。也因此，在應用上就必須進行取捨，是考慮容量，還是要多注重一些耐用度。

圖2 : QLC規格比較表

回到QLC這個規範，很清楚的，就是追求容量，而其直接影響到的市場必然也就會是傳統硬碟（HDD）。而目前市場上HDD可有的最大容量是14TB，價格約落在1萬8千到2萬之間，以桌機的應用為主；但以同樣的價格，只能買到2TB以下的SSD。

所以從容量的差距來看，SSD的價格還必須再降至1/7才有可能跟HDD平起平坐，而這是個相當不容易克服的差距，因此QLC SSD取代HDD的效應仍是需要時間來觀察。

而從競爭的角度來看，QLC SSD勢必要回到其最基礎的優勢上，才有可能再進一步分食HDD的市場，而這些優勢則包含：讀取速度快，機械結構簡單，與運行溫度低和零噪音等。尤其是某些應用非常注重散熱和噪音的影響。

進一步推擠HDD市場 全面取代中小型NAS儲存應用

因此最適合QLC SSD的應用，就會是那些運行於小型空間，或者需要較大容量的行動運算裝置，具體的產品就是桌上型電腦，筆記型電腦，以及家庭與中小企業用的NAS儲存。

這些應用的共通點就是有高儲存容量的需求，同時也期待有更佳的運行效能，包含傳輸速度、溫度、體積和噪音等，尤其是這類應用都會在小型的室內空間運行，同時也非常接近使用者，因此使用體驗是非常關鍵的因素。

反觀HDD在這些應用中，僅僅只有容量和價格的優勢，一旦SSD拉近在容量上的差距，則消費者就會非常容易傾向選擇SSD來作為儲存的首選。

圖3 : Intel新發表專為資料中心設計的QLC 3D SSD

至於HDD，仍會在對於穩定性與超高容量有非常高需求的應用上佔有一席之地，例如：安全監控和資料中心等，這些應用對於溫度、體積和噪音等並不敏感，單純考量容量與價格的因素，則HDD的優勢相當明顯。

不過隨著5G、物聯網和人工智慧應用的興起，儲存的讀取速度和傳輸性能也越來越受到重視，而在這個的需求下，SSD的優勢也逐漸顯現，尤其是在每秒I/O的讀取量上（Input/Output Operations Per Second；IOPS），因此已有越來越多的資料中心開始採用SSD作為儲存主體，或者是與機械式的HDD混合搭配使用。

而QLC規範的問世，預料將有助於這個趨勢的發展，讓更多的資料中心轉往採用SSD方案。

圖4 : 三星的QLC SSD容量已來到4TB等級

根據IHS的SSD和HDD儲存市場追蹤分析，就明顯指出HDD和SSD各自的市場佔有率將會不斷的拉近，且預料至2021年左右，SSD就會超過HDD。而QLC的推出，則會加速這個取代趨勢，讓HDD的市場進一步縮小。

HDD的困境從主要供應商的動向也可看出。威騰電子（Western Digital）在今年七月就發出官方聲明，將在2019年底關閉位於馬來西亞八打靈再也（Petaling Jaya）的HDD硬碟工廠，以對應HDD硬碟需求的持續下降。

然而HDD也不會就坐以待斃，其技術仍會持續的推進，尤其是在容量的部分，預料今年底就會有16TB的產品問世，並在2019年時推進到20TB。而未來HDD的產品線將會全面轉向超高容量發展，變成一種特殊的利基產品。

至於SSD，勢必將會成為主流的儲存解決方案，坊間主要消費性產品和中小型企業的儲存應用，都會是SSD的天下。這個在1989年推出的儲存技術，僅花費30年的時間，就取代了老前輩。

技術更加完整 帶動次世代應用發展

而對系統設計者來說，QLC的誕生無疑是件好事，它讓快閃記憶體可用的技術類型變得更加完整，能在性能與容量間有更多可選擇的技術規範。如果追求性能，則有SLC，如果追求容量則可選擇新的QLC，若要兩者之間的平衡，也有MLC和TLC，甚至還可以考慮混合式的設計（Hybrid）。

整體來說．QLC的推出讓SSD可以在大容量儲存的應用裡有更好的市場位置，同時也把HDD再往歷史的邊緣推去。再沒幾年，容量、讀取速度和傳輸都不會是問題，而那個時將會是AI技術可以大刀闊斧的時候。