Pochopte rozdiel medzi rôznymi typmi čipov SSD NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC

Celý názov NAND Flash je Flash Memory, ktorá patrí medzi energeticky nezávislé pamäťové zariadenie (Non-volatile Memory Device).Je založený na konštrukcii tranzistora s plávajúcim hradlom a náboje sú blokované cez plávajúce hradlo.Keďže plávajúca brána je elektricky izolovaná, elektróny dosahujúce bránu sú zachytené aj po odpojení napätia.Toto je zdôvodnenie rýchlej nevolatility.Dáta sú uložené v takýchto zariadeniach a nestratia sa ani po vypnutí napájania.
Podľa rôznych nanotechnológií NAND Flash zažil prechod z SLC na MLC a potom na TLC a smeruje k QLC.NAND Flash je široko používaný v eMMC/eMCP, U diskoch, SSD, automobiloch, internete vecí a ďalších oblastiach vďaka svojej veľkej kapacite a vysokej rýchlosti zápisu.

SLC (celý anglický názov (Single-Level Cell – SLC) je jednoúrovňové úložisko
Charakteristickým znakom technológie SLC je, že oxidový film medzi plávajúcou bránou a zdrojom je tenší.Pri zápise dát možno uložený náboj eliminovať privedením napätia na náboj plávajúceho hradla a následným prechodom cez zdroj., teda iba dve zmeny napätia 0 a 1 dokážu uložiť 1 informačnú jednotku, teda 1 bit/bunku, ktorá sa vyznačuje vysokou rýchlosťou, dlhou životnosťou a silným výkonom.Nevýhodou je nízka kapacita a vysoké náklady.

MLC (celý anglický názov Multi-Level Cell – MLC) je viacvrstvové úložisko
Intel (Intel) prvýkrát úspešne vyvinul MLC v septembri 1997. Jeho funkciou je uložiť dve jednotky informácií do Floating Gate (časť, kde je uložený náboj vo flash pamäťovej bunke) a následne použiť náboj rôznych potenciálov (Level ), Presné čítanie a zápis pomocou riadenia napätia uloženého v pamäti.
To znamená, 2bit/bunka, každá bunková jednotka ukladá 2bitové informácie, vyžaduje zložitejšie riadenie napätia, existujú štyri zmeny 00, 01, 10, 11, rýchlosť je vo všeobecnosti priemerná, životnosť je priemerná, cena je priemerná, približne Životnosť mazania a zápisu 3000-10000 krát. MLC funguje s použitím veľkého počtu napäťových stupňov, každá bunka ukladá dva bity údajov a hustota údajov je relatívne veľká a dokáže uložiť viac ako 4 hodnoty naraz.Preto môže mať architektúra MLC lepšiu hustotu úložiska.

TLC (celý anglický názov Trinary-Level Cell) je trojvrstvové úložisko
TLC je 3 bity na bunku.Každá bunková jednotka ukladá 3bitové informácie, ktoré môžu uložiť o 1/2 viac údajov ako MLC.Existuje 8 druhov zmien napätia od 000 do 001, to znamená 3bit/článok.Existujú aj výrobcovia Flash s názvom 8LC.Požadovaný prístupový čas je dlhší, takže prenosová rýchlosť je nižšia.
Výhodou TLC je, že cena je lacná, výrobné náklady na megabajt sú najnižšie a cena je lacná, ale životnosť je krátka, len asi 1000-3000 životnosť vymazania a prepisu, ale silne testované častice TLC SSD dokážu bežne používať viac ako 5 rokov.

Štvorvrstvová úložná jednotka QLC (celý anglický názov Quadruple-Level Cell).
QLC sa môže nazývať aj 4bit MLC, štvorvrstvová úložná jednotka, teda 4 bity/bunka.Došlo k 16 zmenám napätia, ale kapacita sa môže zvýšiť o 33 %, to znamená, že výkon zápisu a životnosť pri vymazávaní sa v porovnaní s TLC ďalej zníži.V špecifickom teste výkonu vykonal horčík experimenty.Čo sa týka rýchlosti čítania, obe rozhrania SATA môžu dosiahnuť 540 MB/S.QLC funguje horšie v rýchlosti zápisu, pretože jeho programovací čas P/E je dlhší ako pri MLC a TLC, rýchlosť je pomalšia a rýchlosť nepretržitého zápisu je Od 520 MB/s do 360 MB/s, náhodný výkon klesol z 9 500 IOPS na 5 000 IOPS, strata takmer polovičná.

PS: Čím viac dát je uložených v každej bunkovej jednotke, tým vyššia je kapacita na jednotku plochy, no zároveň to vedie k nárastu rôznych napäťových stavov, čo sa ťažšie ovláda, takže stabilita čipu NAND Flash sa zhoršuje a životnosť sa skracuje, pričom každý má svoje výhody a nevýhody.

(Životnosť čítania a zápisu NAND Flash je len orientačná)
Nie je ťažké vidieť, že výkon štyroch typov NAND flash pamäte je odlišný.Náklady na jednotku kapacity SLC sú vyššie ako pri iných typoch častíc NAND flash pamäte, ale čas uchovávania údajov je dlhší a rýchlosť čítania je vyššia;QLC má väčšiu kapacitu a nižšiu cenu, ale kvôli nízkej spoľahlivosti a dlhej životnosti je ešte potrebné ďalej rozvíjať nedostatky a iné nedostatky.

Z hľadiska výrobných nákladov, rýchlosti čítania a zápisu a životnosti je poradie štyroch kategórií nasledovné:
SLC>MLC>TLC>QLC;
Súčasné hlavné riešenia sú MLC a TLC.SLC je zamerané hlavne na vojenské a podnikové aplikácie s vysokou rýchlosťou zápisu, nízkou chybovosťou a dlhou životnosťou.MLC je zameraný hlavne na aplikácie pre spotrebiteľov, jeho kapacita je 2-krát vyššia ako SLC, nízkonákladová, vhodná pre USB flash disky, mobilné telefóny, digitálne fotoaparáty a iné pamäťové karty a dnes je tiež široko používaná v spotrebiteľských SSD diskoch. .

NAND flash pamäť možno rozdeliť do dvoch kategórií: 2D štruktúra a 3D štruktúra podľa rôznych priestorových štruktúr.Tranzistory s plávajúcim hradlom sa používajú hlavne pre 2D FLASH, zatiaľ čo 3D blesk používa hlavne tranzistory CT a plávajúce hradlo.Je polovodič, CT je izolátor, tieto dva sa líšia svojou povahou a princípom.Rozdiel je:

2D štruktúra NAND Flash
2D štruktúra pamäťových buniek je usporiadaná iba v rovine XY čipu, takže jediným spôsobom, ako dosiahnuť vyššiu hustotu v rovnakom plátku pomocou technológie 2D flash, je zmenšiť procesný uzol.
Nevýhodou je, že chyby v NAND flash sú častejšie pre menšie uzly;okrem toho existuje limit pre najmenší procesný uzol, ktorý je možné použiť, a hustota ukladania nie je vysoká.

3D štruktúra NAND Flash
Aby sa zvýšila hustota úložiska, výrobcovia vyvinuli technológiu 3D NAND alebo V-NAND (vertikálne NAND), ktorá ukladá pamäťové bunky v rovine Z na rovnaký wafer.

V 3D NAND flash sú pamäťové bunky spojené skôr ako vertikálne reťazce než horizontálne reťazce v 2D NAND a budovanie týmto spôsobom pomáha dosiahnuť vysokú bitovú hustotu pre rovnakú oblasť čipu.Prvé 3D Flash produkty mali 24 vrstiev.