Հասկացեք NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC SSD չիպերի տարբեր դասերի տարբերությունը

NAND Flash-ի լրիվ անվանումն է Flash Memory, որը պատկանում է ոչ անկայուն հիշողության սարքին (Non-volatile Memory Device):Այն հիմնված է լողացող դարպասի տրանզիստորի դիզայնի վրա, և լիցքերը փակվում են լողացող դարպասի միջով:Քանի որ լողացող դարպասը էլեկտրականորեն մեկուսացված է, ուստի դարպասին հասնող էլեկտրոնները թակարդում են նույնիսկ լարման հեռացումից հետո:Սա ֆլեշի անկայունության հիմնավորումն է:Տվյալները պահվում են նման սարքերում և չեն կորչի նույնիսկ եթե հոսանքն անջատվի:
Տարբեր նանոտեխնոլոգիաների համաձայն՝ NAND Flash-ն անցել է SLC-ից MLC-ի, այնուհետև TLC-ի և շարժվում է դեպի QLC:NAND Flash-ը լայնորեն օգտագործվում է eMMC/eMCP, U սկավառակի, SSD-ի, ավտոմեքենայի, իրերի ինտերնետի և այլ ոլորտներում՝ շնորհիվ իր մեծ հզորության և գրելու արագ արագության:

SLC (անգլերեն լրիվ անվանումը (Single-Level Cell – SLC) մեկ մակարդակի պահեստ է
SLC տեխնոլոգիայի առանձնահատկությունն այն է, որ լողացող դարպասի և աղբյուրի միջև օքսիդ թաղանթն ավելի բարակ է:Տվյալներ գրելիս կուտակված լիցքը կարող է վերացվել՝ լողացող դարպասի լիցքավորման վրա լարում կիրառելով և այնուհետև աղբյուրի միջով անցնելով։, այսինքն՝ միայն երկու լարման փոփոխություն՝ 0 և 1, կարող է պահել 1 տեղեկատվական միավոր, այսինքն՝ 1 բիթ/բջջ, որը բնութագրվում է արագ արագությամբ, երկար կյանքով և ուժեղ կատարողականությամբ։Թերությունն այն է, որ հզորությունը ցածր է, իսկ արժեքը՝ բարձր:

MLC (անգլերեն լրիվ անվանումը Multi-Level Cell – MLC) բազմաշերտ պահեստ է
Intel-ը (Intel) առաջին անգամ հաջողությամբ մշակեց MLC-ն 1997 թվականի սեպտեմբերին: Նրա գործառույթն է երկու միավոր տեղեկատվություն պահել Floating Gate-ում (այն մաս, որտեղ լիցքը պահվում է ֆլեշ հիշողության խցում), այնուհետև օգտագործել տարբեր պոտենցիալների լիցքավորում (Մակարդակ): ), ճշգրիտ կարդալ և գրել հիշողության մեջ պահվող լարման հսկողության միջոցով:
Այսինքն՝ 2 բիթ/բջջ, յուրաքանչյուր բջջի միավորը պահպանում է 2 բիթ տեղեկատվություն, պահանջում է ավելի բարդ լարման կառավարում, կան չորս փոփոխություններ 00, 01, 10, 11, արագությունը ընդհանուր առմամբ միջին է, կյանքը միջին է, գինը միջին է, մոտ 3000-10000 անգամ ջնջելու և գրելու կյանք: MLC-ն աշխատում է մեծ թվով լարման աստիճանի օգտագործմամբ, յուրաքանչյուր բջիջը պահում է երկու բիթ տվյալ, իսկ տվյալների խտությունը համեմատաբար մեծ է և կարող է միաժամանակ պահել 4-ից ավելի արժեքներ:Հետևաբար, MLC ճարտարապետությունը կարող է ունենալ ավելի լավ պահեստային խտություն:

TLC (անգլերեն լրիվ անվանումը Trinary-Level Cell) եռաստիճան պահեստ է
TLC-ն 3 բիթ է մեկ բջջի համար:Յուրաքանչյուր բջջային միավոր պահում է 3 բիթ տեղեկատվություն, որը կարող է պահել 1/2-ով ավելի շատ տվյալներ, քան MLC-ն:Գոյություն ունեն լարման 8 տեսակի փոփոխություններ 000-ից մինչև 001, այսինքն՝ 3 բիթ/բջջ։Կան նաև Flash արտադրողներ, որոնք կոչվում են 8LC:Մուտքի պահանջվող ժամանակը ավելի երկար է, ուստի փոխանցման արագությունն ավելի դանդաղ է:
TLC-ի առավելությունն այն է, որ գինը էժան է, մեկ մեգաբայթի արտադրության արժեքը ամենացածրն է, իսկ գինը՝ էժան, բայց կյանքը կարճ է, ընդամենը մոտ 1000-3000 ջնջման և վերագրման ժամկետ, բայց խիստ փորձարկված TLC մասնիկները SSD-ն կարող է. սովորաբար օգտագործվում է ավելի քան 5 տարի:

QLC (անգլերեն լրիվ անվանումը Quadruple-Level Cell) քառաշերտ պահեստավորման միավոր
QLC-ն կարելի է անվանել նաև 4bit MLC՝ քառաշերտ պահեստավորման միավոր, այսինքն՝ 4bit/cell:Լարման 16 փոփոխություն կա, բայց հզորությունը կարող է ավելացվել 33%-ով, այսինքն՝ գրելու գործունակությունը և ջնջման ժամկետը ավելի կնվազեն՝ համեմատած TLC-ի հետ:Հատուկ կատարողական թեստի ժամանակ մագնեզիումը փորձեր է արել:Ընթերցանության արագության առումով երկու SATA միջերեսները կարող են հասնել 540 ՄԲ/վ:QLC-ն ավելի վատ է աշխատում գրելու արագության մեջ, քանի որ նրա P/E ծրագրավորման ժամանակն ավելի երկար է, քան MLC-ն և TLC-ն, արագությունն ավելի դանդաղ է, իսկ շարունակական գրելու արագությունը 520 ՄԲ/վ-ից մինչև 360 ՄԲ/վ է, պատահական կատարումը իջել է 9500 IOPS-ից մինչև 5000: IOPS, կորուստ գրեթե կեսը.
տակ (1)

Հ.Գ.: Որքան շատ տվյալներ պահվեն յուրաքանչյուր բջջային միավորում, այնքան ավելի մեծ է հզորությունը մեկ միավորի տարածքի համար, բայց միևնույն ժամանակ դա հանգեցնում է տարբեր լարման վիճակների ավելացման, ինչը ավելի դժվար է վերահսկել, ուստի NAND Flash չիպի կայունությունը: վատանում է, իսկ ծառայության ժամկետը կարճանում է՝ յուրաքանչյուրն ունի իր առավելություններն ու թերությունները:

Պահպանման հզորությունը մեկ միավորի համար Unit ջնջել/գրել կյանքը
SLC 1 բիթ/բջջ 100,000 / անգամ
MLC 1 բիթ/բջջ 3000-10000/անգամ
TLC 1 բիթ/բջջ 1000 / անգամ
QLC 1 բիթ/բջջ 150-500 / անգամ

 

(NAND Flash կարդալու և գրելու կյանքը միայն հղման համար է)
Դժվար չէ տեսնել, որ չորս տեսակի NAND ֆլեշ հիշողության աշխատանքը տարբեր է:SLC-ի մեկ միավորի հզորության արժեքը ավելի բարձր է, քան NAND ֆլեշ հիշողության մասնիկների այլ տեսակների արժեքը, սակայն դրա տվյալների պահպանման ժամանակը ավելի երկար է, իսկ ընթերցման արագությունը՝ ավելի արագ.QLC-ն ունի ավելի մեծ հզորություն և ավելի ցածր արժեք, սակայն ցածր հուսալիության և երկարակեցության պատճառով թերությունները և այլ թերությունները դեռևս կարիք ունեն հետագա զարգացման:

Արտադրության արժեքի, կարդալու և գրելու արագության և ծառայության ժամկետի տեսանկյունից չորս կատեգորիաների վարկանիշը հետևյալն է.
SLC>MLC>TLC>QLC;
Ներկայիս հիմնական լուծումներն են MLC և TLC:SLC-ն հիմնականում ուղղված է ռազմական և ձեռնարկատիրական կիրառություններին, որոնք ունեն բարձր արագությամբ գրություն, սխալի ցածր մակարդակ և երկարատև ամրություն:MLC-ն հիմնականում ուղղված է սպառողական կարգի ծրագրերին, դրա հզորությունը 2 անգամ ավելի բարձր է, քան SLC-ը, էժան, հարմար է USB ֆլեշ կրիչների, բջջային հեռախոսների, թվային տեսախցիկների և այլ հիշողության քարտերի համար, ինչպես նաև այսօր լայնորեն օգտագործվում է սպառողական կարգի SSD-ում։ .

NAND ֆլեշ հիշողությունը կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ 2D կառուցվածք և 3D կառուցվածք՝ ըստ տարբեր տարածական կառուցվածքների։Լողացող դարպասի տրանզիստորները հիմնականում օգտագործվում են 2D FLASH-ի համար, մինչդեռ 3D ֆլեշ-ում հիմնականում օգտագործվում են CT տրանզիստորներ և լողացող դարպասներ:Կիսահաղորդիչ է, ՀՏ-ն մեկուսիչ է, այս երկուսն իրենց բնույթով և սկզբունքով տարբեր են:Տարբերությունն այն է.

2D կառուցվածք NAND Flash
Հիշողության բջիջների 2D կառուցվածքը դասավորված է միայն չիպի XY հարթությունում, ուստի 2D ֆլեշ տեխնոլոգիայի միջոցով նույն վաֆլի մեջ ավելի բարձր խտության հասնելու միակ միջոցը գործընթացի հանգույցի կրճատումն է:
Բացասական կողմն այն է, որ NAND ֆլեշ-ում սխալներն ավելի հաճախ են լինում փոքր հանգույցների համար.Բացի այդ, կա սահմանափակում ամենափոքր գործընթացի հանգույցին, որը կարող է օգտագործվել, և պահեստավորման խտությունը մեծ չէ:

3D կառուցվածք NAND Flash
Պահպանման խտությունը մեծացնելու համար արտադրողները մշակել են 3D NAND կամ V-NAND (ուղղահայաց NAND) տեխնոլոգիա, որը կուտակում է հիշողության բջիջները Z- հարթության վրա նույն վաֆլի վրա:

տակ (3)
3D NAND ֆլեշում հիշողության բջիջները միացված են որպես ուղղահայաց տողեր, այլ ոչ թե հորիզոնական տողեր 2D NAND-ում, և այս ձևով կառուցելը օգնում է հասնել նույն չիպի տարածքի բարձր բիթային խտության:Առաջին 3D Flash արտադրանքներն ուներ 24 շերտ:

տակ (4)


Տեղադրման ժամանակը` մայիս-20-2022