QLC giúp giá SSD rẻ hơn - dung lượng lớn hơn. Nhưng không HOÀN HẢO

Nếu như trước đây công nghệ mới nhất thường sẽ đi đôi với tốt nhất, tuy nhiên với nhịp độ phát triển quá nhanh như hiện tại thì mới nhất không phải lúc nào cũng tốt nhất. Gần đây, các nhà sản xuất SSD đã bắt đầu đánh đổi tốc độ và độ bền để tăng dung lượng lưu trữ trên những ổ SSD mới của họ. 

QLC Flash là vấn đề nhức nhối

QLC chính là vấn đề của SSD mà chúng ta nên quan tâm nhiều nhất hiện tai. Việc tạo ra  một chiếc SSD rất tốn kém và sẽ rất ít người muốn chi một khoản tiền trên 3 Triệu đồng cho ổ SSD 512 GB tầm trung, còn nếu là hàng cao cấp thì con số đấy còn lớn hơn rất nhiều trong khi cùng một số tiền đó bạn có thể đầu tư một chiếc ổ cứng cơ HDD có dung lượng lên tới 4Tb, gấp 4 lần dung lượng của 1 chiếc SSD. Các nhà sản xuất SSD đang tăng dần dung lượng lưu trữ trên mỗi chiếc SSD trong khi vẫn giảm được chi phí sản xuất nhưng điều này lại làm trái một điều là giảm hiệu năng và độ bền. SSD dung lượng lớn có thể ngày càng rẻ hơn, nhưng có một sự đánh đổi cho mỗi bước nhảy vọt trong công nghệ sản xuất SSD. Chúng ta hiện đang chứng kiến ​​sự gia tăng của SSD Quad Level Cell (QLC), có thể lưu trữ 4 bit thông tin trên cell nhớ. QLC đã không thể thay thế hoàn toàn SSD tiêu chuẩn, nhưng một vài ổ đĩa giá rẻ đang sử dụng nó đã xuất hiện trên thị trường và họ đã gặp vấn đề. Cụ thể, các nhà sản xuất SSD phải tìm cách tối ưu không gian lưu trữ cho các chip nhớ có cùng kích thước (phần lưu trữ dữ liệu thực tế của SSD). Theo truyền thống, quá trình này được thực hiện với một quá trình thu nhỏ mỗi cell nhớ lại, làm cho các bóng bán dẫn bên trong chip nhớ nhỏ hơn. Nhưng khi Định luật Moore đang ngày càng chậm lại, điều mà các nhà sản xuất SSD hiện tại phải làm là sáng tạo hơn. Giải pháp khéo léo và có thể nói là đang thể hiện tính thực tế tốt nhất hiện tại là chip nhớ đa cấp. Flash NAND (Chip nhớ) có khả năng lưu trữ một mức điện áp cụ thể trong mỗi cell nhớ trong một thời gian dài. Chip nhớ truyền thống lưu trữ được hai cấp độ bật và tắt. Đây được gọi là Flash SLC và nó thực sự rất nhanh. Nhưng vì chip nhớ về cơ bản lưu trữ một điện áp tương tự, bạn có thể biểu diễn nhiều bit với các mức điện áp hơi khác nhau, như vậy: Vấn đề, như được hiển thị ở đây, là khả năng lưu trữ sẽ tăng lên theo cấp số nhân . Flash SLC chỉ yêu cầu có điện áp hoặc không có điện áp. Flash MLC yêu cầu bốn cấp điện áp. Flash TLC cần tám cấp điện áp. Và trong năm 2018, Flash QLC đã và đang xâm nhập thị trường, đòi hỏi 16 cấp điện áp riêng biệt. Điều này dẫn đến rất nhiều vấn đề. Khi bạn thêm nhiều cấp điện áp, càng ngày càng khó phân biệt giữa các bit với nhau. Điều này làm cho flash QLC dày hơn 25% so với TLC nhưng chậm hơn đáng kể. Tốc độ đọc không bị ảnh hưởng nhiều, nhưng tốc độ ghi sẽ giảm dần. Hầu hết các ổ SSD (sử dụng giao thức NVMe) có tốc độ đọc và ghi các file lớn vào khoảng 1500Mb/s. Nhưng đèn flash QLC chỉ co tốc độ ghi vào khoảng 80-160Mb/s với những file lớvà đương nhiên nó còn tệ hơn cả những ổ cứng cơ hiện tại.

SSD QLC tuổi thọ thấp hơn

Tất cả các ổ SSD thường sẽ bị giới hạn tuổi thọ đọc ghi so với những ổ cứng cơ thông thường. Bất cứ khi nào bạn ghi dữ liệu vào một cell nhớ trong ổ SSD, nó sẽ dần bị hao mòn. Việc xóa một cell nhớ được cho là để loại bỏ các electron, nhưng một số ít luôn bám xung quanh, khiến cho một tế bào 0 0 0 sẽ gần hơn với 1 1 theo thời gian. Vấn đề này được bù bởi bộ điều khiển bằng cách tăng lượng điện áp dương, điều này tốt khi bạn có nhiều ô điện áp dự phòng. Nhưng QLC thì không. SLC có độ bền ghi trung bình là 100.000 chu kỳ xóa. MLC có từ 35.000 đến 10.000. TLC có khoảng 5.000. Nhưng QLC chỉ có 1.000 lần. Điều này làm cho QLC không phù hợp với những người cần đọc ghi dữ liệu nhiều, như ổ đĩa để cài hệ điều hành của bạn, được ghi dữ liệu rất thường xuyên. Flash QLC quá không đáng tin cậy để chắc chắn rằng nó sẽ không xuống cấp trong một vài năm. Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng ổ đĩa QLC lớn để thay thế cho ổ cứng cơ HDD và sử dụng ổ SLC, MLC hoặc TLC tốc độ cao làm ổ đĩa hệ điều hành chính của bạn. 

Bộ nhớ đệm hiệu quả giúp che giấu điểm yếu

Tại thời điểm tại, bạn có thể hỏi tại sao QLC thậm chí còn chậm hơn và nhanh hết tuổi thọ hơn nhiều so với các loại flash khác. Rõ ràng rất khó để có thể maketing một sản phẩm như vậy, nhưng các nhà sản xuất SDD đã tìm ra cách để che giấu vấn đề bằng bộ nhớ đệm. SSD QLC dành một phần ổ đĩa cho bộ đệm.Bộ đềm này làm cho một chiếc SSD QLC hoạt động như một chiếc SSD SLC. Bộ nhớ cache sẽ nhỏ hơn so với dung lượng ổ đĩa thực tế, nhưng nó sẽ nhanh hơn nhiều. Dữ liệu từ bộ đệm có thể được ghi với cùng tốc độ tương đương các ổ SSD cao cấp khác và sẽ dần được controler xóa sạch và sắp xếp vào các chip nhớ QLC. Nhưng khi bộ đệm đó đầy, bộ điều khiển phải ghi trực tiếp vào các chip nhớ QLC chậm, điều này gây ra sự sụt giảm đáng kể về hiệu suất trong quá trình ghi thời gian dài. Các bạn hãy xem bài test từ bài đánh giá của Tom’sHardware về Crucial P1 500GB , ổ SSD QLC giá rẻ, cho thấy vấn đề này khá rõ ràng: Đường màu đỏ thể hiện cho tốc độ của Crucial P1 có thể hoạt động ở tốc độ NVMe, mặc dù hơi chậm so với một số mã sản phẩm cao cấp khác. Nhưng sau khoảng 75 GB ghi, bộ đệm sẽ đầy và bạn có thể thấy tốc độ thực của flash QLC. Tốc độ ghi giảm mạnh xuống khoảng 80 MB/s, chậm hơn cả những ổ cứng cơ HDD hiện nay khi ghi liên tục. ADATA XPG SX8200, ổ SSD TLC, cũng thể hiện các đặc điểm tương tự, ngoại trừ flash TLC sau khi hạ xuống hiệu năng đúng vẫn nhanh hơn. Hầu hết các ổ SSD hiện nay đều sử dụng phương thức lưu trữ này, vì nó tăng tốc lên rất nhanh. Bạn sẽ không chú ý nếu một bản sao file nhỏ mất 0,15 giây so với 0,21 giây, nhưng bạn sẽ nhận thấy nếu một bản lớn mất thêm mười phút. Tuy nhiên bộ đệm đó không có dung lượng 75 GB trên tất cả sản phẩm. Khi ổ cứng của các bạn càng đầy thì bộ đệm sẽ càng nhỏ. Theo thử nghiệm của Anandtech, đối với dòng Intel SSD 660p, bộ nhớ cache cho model 512 GB đã giảm xuống chỉ còn 6 GB khi ổ đĩa chỉ còn dung lượng 128Gb. Điều này có nghĩa là nếu bạn đã lấp gần đầy dữ liệu ổ SSD của mình và sau đó thử cài đặt trò chơi 20-30 GB từ Steam, 6 GB đầu tiên sẽ ghi vào ổ đĩa cực kỳ nhanh chóng và sau đó bạn sẽ bắt đầu thấy tốc độ 80 MB/s cho các dữ liệu còn lại.

Vậy bạn có nên tránh SSD QLC?

Bạn chắc chắn nên tránh các ổ đĩa QLC có 512 GB (và ít hơn), vì chúng không có ý nghĩa nhiều. Mới đầu có thể nó sẽ rất nhanh và bộ đệm sẽ nhỏ dần trong quá trình sử dụng, khiến nó chậm hơn đáng kể. Thêm vào đó, chúng hiện không rẻ hơn nhiều so với các lựa chọn thay thế. Mặc cho những thiếu sót của nó, flash QLC không phải  là vấn đề quá lớn khi bạn nhìn vào các ổ đĩa có dung lượng cao hơn. Mô hình 2 TB của Intel 660p có bộ nhớ cache tối thiểu 24 GB khi gần đầy. Đây vẫn là flash QLC, nhưng đó là sự đánh đổi chấp nhận được đối với ổ SSD 2 TB giá rẻ hoạt động rất nhanh trong  hầu hết thời gian. Với dung lượng khổng lồ của chúng, SSD dựa trên QLC có thể đóng vai trò thay thế tốt cho ổ cứng cơ HDD. Đó là sự tối ưu cho một cái gì đó khi bạn truy cập không thường xuyên nhưng muốn thực sự nhanh khi bạn thực hiện và với bộ đệm SLC có kích thước vừa phải, hầu hết các thao tác ghi được duy trì sẽ nhanh chóng hợp lý cho đến khi bạn lấp đầy ổ đĩa. Do các vấn đề về tuổi thọ và tốc độ, bạn nên tránh sử dụng nó làm ổ đĩa cài hệ điều hành hoặc thường xuyên ghi dữ liệu vào. Vẫn còn rất nhiều tiến bộ cần được thực hiện trong các khía cạnh khác của việc sản xuất bộ điều khiển tốt hơn có khả năng xử lý nhiều chip nhớ, chip nhớ rẻ hơn khi các nút xử lý hoàn thiện và có lẽ các công nghệ sẽ khác hoàn toàn. Flash QLC không phải là tiêu chuẩn lựa chọn mới; Hiện tại, nó chỉ là một lựa chọn khác. Chỉ cần đảm bảo rằng khi mua SSD, bạn kiểm tra các thông số kỹ thuật và chú ý đến loại chip nhớ được sử dụng để chế tạo chúng.