Ymmärrä ero eri NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC SSD-sirujen välillä

NAND Flashin koko nimi on Flash Memory, joka kuuluu haihtumattomaan muistilaitteeseen (non-volatile Memory Device).Se perustuu kelluvan hilan transistorisuunnitteluun, ja varaukset lukitaan kelluvan hilan läpi.Koska kelluva portti on sähköisesti eristetty, hilan saavuttavat elektronit jäävät loukkuun myös jännitteen poistamisen jälkeen.Tämä on syy salaman haihtumattomuudelle.Tiedot tallennetaan tällaisiin laitteisiin, eivätkä ne katoa, vaikka virta katkaistaan.
Erilaisten nanotekniikoiden mukaan NAND Flash on kokenut siirtymisen SLC:stä MLC:hen ja sitten TLC:hen ja on siirtymässä kohti QLC:tä.NAND Flashia käytetään laajasti eMMC/eMCP-, U-levy-, SSD-, auto-, esineiden Internet- ja muilla aloilla sen suuren kapasiteetin ja nopean kirjoitusnopeuden ansiosta.

SLC (englanninkielinen koko nimi (Single-Level Cell – SLC) on yksitasoinen tallennustila
SLC-tekniikan ominaisuus on, että kelluvan portin ja lähteen välinen oksidikalvo on ohuempi.Tietoa kirjoitettaessa tallennettu varaus voidaan poistaa kohdistamalla kelluvan hilan varaukseen jännite ja kulkemalla sitten lähteen läpi., eli vain kaksi jännitteen muutosta 0 ja 1 voivat tallentaa 1 tietoyksikön eli 1 bitin/solu, jolle on ominaista nopea nopeus, pitkä käyttöikä ja vahva suorituskyky.Haittapuolena on alhainen kapasiteetti ja korkeat kustannukset.

MLC (englanninkielinen koko nimi Multi-Level Cell – MLC) on monikerroksinen tallennusväline
Intel (Intel) kehitti onnistuneesti MLC:n ensimmäisen kerran syyskuussa 1997. Sen tehtävänä on tallentaa kaksi informaatioyksikköä kelluvaan porttiin (osaan, jossa varaus on tallennettu flash-muistikennoon) ja sitten käyttää eri potentiaalien varausta (taso). ), Tarkka lukeminen ja kirjoittaminen muistiin tallennetun jännitesäätimen kautta.
Eli 2 bittiä/solu, jokainen soluyksikkö tallentaa 2-bittistä tietoa, vaatii monimutkaisempaa jännitteensäätöä, 00, 01, 10, 11 vaihtoa on neljä, nopeus on yleensä keskimääräinen, käyttöikä keskimääräinen, hinta keskimääräinen, noin 3000-10000 kertaa pyyhkimisen ja kirjoittamisen kesto.MLC toimii käyttämällä suurta määrää jännitelaatuja, jokainen solu tallentaa kaksi bittiä tietoa ja datatiheys on suhteellisen suuri ja voi tallentaa yli 4 arvoa kerrallaan.Siksi MLC-arkkitehtuurilla voi olla parempi tallennustiheys.

TLC (englanninkielinen koko nimi Trinary-Level Cell) on kolmikerroksinen tallennustila
TLC on 3 bittiä per solu.Jokainen soluyksikkö tallentaa 3-bittistä tietoa, joka voi tallentaa 1/2 enemmän dataa kuin MLC.Jännitteenmuutoksia on 8 erilaista välillä 000:sta 001:een, eli 3 bittiä/solu.On myös Flash-valmistajia nimeltä 8LC.Tarvittava pääsyaika on pidempi, joten siirtonopeus on hitaampi.
TLC:n etuna on, että hinta on halpa, tuotantokustannukset megatavua kohden ovat alhaisimmat ja hinta halpa, mutta käyttöikä on lyhyt, vain noin 1000-3000 poisto- ja uudelleenkirjoitusikä, mutta voimakkaasti testattu TLC-hiukkasia SSD pystyy. käyttää normaalisti yli 5 vuotta.

QLC (englanninkielinen koko nimi Quadruple-Level Cell) nelikerroksinen tallennusyksikkö
QLC:tä voidaan kutsua myös 4bit MLC:ksi, nelikerroksiseksi tallennusyksiköksi, eli 4 bittiä/solu.Jännitemuutoksia on 16, mutta kapasiteettia voidaan lisätä 33 %, eli kirjoitussuorituskyky ja pyyhkimisen kesto lyhenevät entisestään TLC:hen verrattuna.Erityisessä suorituskykytestissä Magnesium on tehnyt kokeita.Lukunopeuden suhteen molemmat SATA-liitännät voivat saavuttaa 540 MB/S.QLC toimii huonommin kirjoitusnopeudessa, koska sen P/E-ohjelmointiaika on pidempi kuin MLC:n ja TLC:n, nopeus on hitaampi ja jatkuva kirjoitusnopeus on 520 Mt/s - 360 Mt/s, satunnainen suorituskyky putosi 9500 IOPS:stä 5000:aan. IOPS, tappio lähes puolet.

PS: Mitä enemmän dataa kuhunkin soluyksikköön tallennetaan, sitä suurempi kapasiteetti pinta-alayksikköä kohti, mutta samalla se johtaa eri jännitetilojen kasvuun, jota on vaikeampi hallita, joten NAND Flash -sirun vakaus huononee ja käyttöikä lyhenee, jokaisella on omat etunsa ja haittansa.

(NAND Flashin luku- ja kirjoitusaika on vain viitteellinen)
Ei ole vaikea nähdä, että neljän tyyppisen NAND-flash-muistin suorituskyky on erilainen.SLC:n hinta yksikkökapasiteettia kohti on korkeampi kuin muiden NAND-flash-muistihiukkasten, mutta sen tiedon säilytysaika on pidempi ja lukunopeus nopeampi;QLC:llä on suurempi kapasiteetti ja alhaisemmat kustannukset, mutta alhaisen luotettavuutensa ja pitkäikäisyytensä vuoksi Puutteita ja muita puutteita on vielä kehitettävä.

Tuotantokustannusten, luku- ja kirjoitusnopeuden ja käyttöiän näkökulmasta neljän kategorian sijoitus on seuraava:
SLC>MLC>TLC>QLC;
Nykyiset valtavirran ratkaisut ovat MLC ja TLC.SLC on tarkoitettu pääasiassa sotilas- ja yrityssovelluksiin, joissa on nopea kirjoitus, alhainen virheprosentti ja pitkä kesto.MLC on suunnattu pääasiassa kuluttajakäyttöön tarkoitettuihin sovelluksiin, sen kapasiteetti on 2 kertaa suurempi kuin SLC:n, edullinen, sopii USB-muistitikuille, matkapuhelimille, digitaalikameroille ja muille muistikorteille, ja sitä käytetään nykyään laajalti myös kuluttajatason SSD-levyissä. .

NAND-flash-muisti voidaan jakaa kahteen luokkaan: 2D-rakenteeseen ja 3D-rakenteeseen erilaisten tilarakenteiden mukaan.Kelluvia hilatransistoreja käytetään pääasiassa 2D FLASH:iin, kun taas 3D-salamissa käytetään pääasiassa CT-transistoreja ja kelluvaa porttia.On puolijohde, CT on eriste, nämä kaksi ovat erilaisia ​​luonteeltaan ja periaatteeltaan.Ero on:

2D-rakenne NAND Flash
Muistisolujen 2D-rakenne on järjestetty vain sirun XY-tasoon, joten ainoa tapa saavuttaa suurempi tiheys samassa kiekossa 2D-flash-tekniikalla on kutistaa prosessisolmua.
Huono puoli on, että NAND-flash-virheet ovat yleisempiä pienemmille solmuille;Lisäksi on olemassa raja pienimmälle prosessisolmulle, jota voidaan käyttää, eikä tallennustiheys ole korkea.

3D-rakenne NAND Flash
Tallennustiheyden lisäämiseksi valmistajat ovat kehittäneet 3D NAND- tai V-NAND (vertical NAND) -teknologian, joka pinoaa Z-tason muistisolut samalle kiekolle.

3D NAND -flashissa muistisolut yhdistetään pystysuuntaisina merkkijonoina 2D NAND:n vaakasuuntaisten merkkijonojen sijaan, ja tällä tavalla rakentaminen auttaa saavuttamaan korkean bittitiheyden samalla sirualueella.Ensimmäiset 3D Flash -tuotteet olivat 24 kerrosta.