最後更新:2026年10月8日記憶體記憶體半導體中國大陸:多级单元(MLC/TLC/QLC)

多階儲存單元(MLC/TLC/QLC)是什麼

Multi-Level Cell

多階儲存單元(MLC)是在1個記憶單元中儲存2位元以上資訊的方式。相對於每1單元1位元的 SLC,藉由增加為2位元的 MLC、3位元的 TLC、4位元的 QLC,可在相同面積下實現更大容量與更低成本。不過位元數越多,抹寫耐久度與速度越低,TLC 約3,000次,QLC 約1,000次左右。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

多階儲存單元(MLC:Multi-Level Cell)是在1個記憶單元中儲存2位元以上資訊的方式。相對於每1單元1位元的 SLC(Single-Level Cell),藉由增加每1單元的儲存位元數,例如2位元的 MLC、3位元的 TLC(Triple-Level Cell)、4位元的 QLC(Quad-Level Cell),可在相同面積下實現更大容量、更低成本的記憶體。主要用於 NAND 快閃記憶體。

其原理是把儲存於單元中的電荷量(臨界電壓)分成多個階層,並分辨讀出這些階層來表示多個位元。1位元為2階、2位元為4階、3位元為8階,位元數越多,每1階的電壓裕度就越窄。

多階化在降低每位元成本的同時,由於臨界電壓分布彼此接近,會伴隨讀寫速度下降、可抹寫次數(耐久度)減少、錯誤率上升等取捨。為了彌補這些問題,強大的 ECC(錯誤更正)、讀取重試(read retry)以及更先進的寫入演算法都不可或缺。

結合 3D NAND 的多層化與多階化,推動了 SSD 的大容量化與低價化。可搭配 NAND快閃記憶體、3d-nand、charge-trap-flash、NOR 型快閃記憶體 各條目一起閱讀,以理解快閃記憶體的大容量化技術。三星(Samsung)、鎧俠(Kioxia)、美光(Micron)等在量產上居於領先。

多階儲存單元(MLC/TLC/QLC)的常見問題

為什麼多階化會使耐久度與速度下降?
因為1個單元中需要區分的電壓階層增加,必須更窄、更精密地控制臨界電壓分布。寫入時需要多次驗證(program verify)而耗費時間,且些微的電荷流失就可能造成誤讀,因此可容許的劣化程度也變小。
SLC、MLC、TLC、QLC 如何區分使用?
SLC 速度最快、耐久度最高,但每單位容量成本高,用於工業用途或高可靠度用途。TLC 是目前消費級 SSD 的主流,QLC 則適合以容量單價為優先、以讀取為主的大容量用途。在 SSD 內部,將部分 TLC/QLC 區域當作虛擬 SLC(pseudo-SLC)作為寫入快取的做法也很普遍。
支撐多階化的技術有哪些?
強大的 ECC(LDPC 等錯誤更正)、追蹤臨界電壓分布以調整讀取電壓的讀取重試、平均抹寫(wear leveling),以及由 SSD 控制器進行的寫入控制。單元本身可靠度的下降,是靠控制器端的技術加以彌補才得以實用化。

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