相较于TLC，QLC技术由于存储密度更高、成本更低已经在诸多领域中得到广泛应用。然而，QLC技术的局限性也十分明显，寿命和性能问题自然首当其冲。

针对用户关心的寿命问题，各大厂商已经通过算法进行了优化。此前就有报道称，IBM已经将QLC闪存的寿命提升到了MLC的水准，英特尔也表示如今的QLC闪存已经在平均故障间隔时间、平均温度、质保寿命、不可修复错误率(UBER)、数据持久性等质量与可靠性指标上看齐TLC。

那么，至于性能提升，一家名为NEO SEMICONDUCTOR的初创企业通过架构优化，使QLC 3D NAND读写性能得以比肩SLC，并将该新型架构称之为X-NAND。

X-NAND新型架构：在不增加Die size前提下，增加页面缓冲层数量，提升读写带宽

从TLC过渡到QLC，单位成本下降的同时存储密度提升了33%，然而，产品的读写性能却逐渐下降，这也导致QLC产品在人工智能、深度学习等领域应用受限。

图片来源：NEO SEMICONDUCTOR

在NAND Flash架构中，plane数量的提升能够有效提升读写带宽，进而提升器件性能。然而，每一层plane的位元线必须和页面缓冲层保持连接，如此一来，在当前NAND flash结构中，页面缓冲层数量的增加将大幅提升NAND Flash的Die size尺寸。

在如今传统的NAND架构中，需要16KB的页面缓冲区连接到每个plane 16KB的位元线来执行读写操作，因此NAND Flash的读写性能主要受限于页面缓冲层的数量。而X-NAND架构是将一个16KB页面缓冲层分拆成16个1KB（或更多）的页面缓冲层，进而可以同时控制16个或更多plane的位元线。

图片来源：NEO SEMICONDUCTOR

性能比肩SLC：X-NAND新架构使QLC随机读写性能提升3倍，顺序读写性能分别提升27、14倍

根据上述介绍，可以得知，X-NAND新型架构能够将plane数量提高至16倍，进而在不增加Die size的前提下，将读、写带宽提升16倍。另外，该结构也将每个plane的位元线长度缩短至1/16，因此位元线电容和RC延迟也进一步缩小，大大提升器件的读、写速度。

相较于现有QLC架构，X-NAND架构的随机读、写性能提升3倍，顺序读、写性能分别提升27、14倍。

图片来源：NEO SEMICONDUCTOR

相较于SLC，X-NAND架构的随机读取、写入速度分别达到SLC随机读取、写入速度的80%和40%；顺序读取、写入速度分别是SLC顺序读取、写入速度的7倍、2倍。而在成本上，QLC仅是SLC成本的四分之一。

图片来源：NEO SEMICONDUCTOR

X-NAND架构纯粹是一个设计解决方案，理论来讲，所有NAND Flash制造商在现有制造工艺上都能导入该架构，相对风险、成本都较低，验证时间也相对较短。

另外，由于X-NAND使QLC产品兼具QLC密度和SLC性能，也解决了传统NAND Flash SLC缓存耗尽之后直接输入QLC导致掉速的问题，从这个角度看，X-NAND为写入密集型的数据中心和NAS应用提供了较好的解决方案。