Elewa tofauti kati ya madaraja tofauti ya Chipu za SSD za NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC

Jina kamili la NAND Flash ni Flash Kumbukumbu, ambayo ni ya kifaa cha kumbukumbu kisicho tete (Kifaa cha Kumbukumbu kisicho tete).Inategemea muundo wa lango la kuelea la transistor, na chaji huwekwa kupitia lango linaloelea.Kwa kuwa lango la kuelea limetengwa kwa umeme, hivyo Elektroni zinazofikia lango hunaswa hata baada ya kuondolewa kwa voltage.Hii ndio sababu ya kutokuwa na tete kwa flash.Data huhifadhiwa katika vifaa kama hivyo na haitapotea hata kama nguvu imezimwa.
Kulingana na nanoteknolojia tofauti, NAND Flash imepata mabadiliko kutoka SLC hadi MLC, na kisha hadi TLC, na inaelekea QLC.NAND Flash inatumika sana katika eMMC/eMCP, U disk, SSD, gari, Mtandao wa Mambo na nyanja zingine kutokana na uwezo wake mkubwa na kasi ya kuandika haraka.

SLC (Jina kamili la Kiingereza (Kiini cha Kiwango Kimoja - SLC) ni hifadhi ya kiwango kimoja
Tabia ya teknolojia ya SLC ni kwamba filamu ya oksidi kati ya lango la kuelea na chanzo ni nyembamba.Wakati wa kuandika data, malipo yaliyohifadhiwa yanaweza kuondolewa kwa kutumia voltage kwenye malipo ya lango la kuelea na kisha kupitia chanzo., yaani, mabadiliko mawili tu ya voltage ya 0 na 1 yanaweza kuhifadhi kitengo cha habari 1, yaani, 1 bit / kiini, ambayo ina sifa ya kasi ya haraka, maisha ya muda mrefu na utendaji wa nguvu.Hasara ni kwamba uwezo ni mdogo na gharama ni kubwa.

MLC (Jina kamili la Kiingereza la Multi-Level Cell - MLC) ni hifadhi ya tabaka nyingi
Intel (Intel) kwa mara ya kwanza ilitengeneza MLC kwa mafanikio mnamo Septemba 1997. Kazi yake ni kuhifadhi vitengo viwili vya habari kwenye Lango la Kuelea (sehemu ambayo chaji huhifadhiwa kwenye seli ya kumbukumbu ya flash), na kisha kutumia malipo ya uwezo tofauti (Ngazi). ), Kusoma na kuandika kwa usahihi kupitia udhibiti wa voltage uliohifadhiwa kwenye kumbukumbu.
Hiyo ni, 2bit/kiini, kila kitengo cha seli huhifadhi habari 2bit, inahitaji udhibiti wa voltage ngumu zaidi, kuna mabadiliko manne ya 00, 01, 10, 11, kasi kwa ujumla ni wastani, maisha ni wastani, bei ni wastani, takriban. Mara 3000-10000 za kufuta na kuandika maisha.MLC hufanya kazi kwa kutumia idadi kubwa ya kiwango cha voltage, kila seli huhifadhi biti mbili za data, na msongamano wa data ni mkubwa kiasi, na inaweza kuhifadhi zaidi ya maadili 4 kwa wakati mmoja.Kwa hiyo, usanifu wa MLC unaweza kuwa na wiani bora wa kuhifadhi.

TLC (Jina kamili la Kiingereza la Trinary-Level Cell) ni hifadhi ya viwango vitatu
TLC ni 3bit kwa kila seli.Kila kitengo cha seli huhifadhi maelezo ya 3bit, ambayo yanaweza kuhifadhi data 1/2 zaidi ya MLC.Kuna aina 8 za mabadiliko ya voltage kutoka 000 hadi 001, yaani, 3bit / kiini.Pia kuna watengenezaji wa Flash wanaoitwa 8LC.Muda unaohitajika wa kufikia tena, kwa hivyo kasi ya uhamishaji ni ndogo.
Faida ya TLC ni kwamba bei ni nafuu, gharama ya uzalishaji kwa megabyte ni ya chini kabisa, na bei ni nafuu, lakini maisha ni mafupi, ni kuhusu 1000-3000 tu kufuta na kuandika upya, lakini chembe za TLC zilizojaribiwa sana zinaweza. kutumika kama kawaida kwa zaidi ya miaka 5.

QLC (Jina kamili la Kiingereza la Quadruple-Level Cell) kitengo cha hifadhi cha safu nne
QLC pia inaweza kuitwa 4bit MLC, kitengo cha uhifadhi cha safu nne, ambayo ni, 4bits/seli.Kuna mabadiliko 16 katika voltage, lakini uwezo unaweza kuongezeka kwa 33%, yaani, utendaji wa kuandika na maisha ya kufuta utapungua zaidi ikilinganishwa na TLC.Katika mtihani maalum wa utendaji, Magnesiamu imefanya majaribio.Kwa upande wa kasi ya kusoma, miingiliano yote miwili ya SATA inaweza kufikia 540MB/S.QLC inafanya kazi mbaya zaidi katika kasi ya uandishi, kwa sababu muda wake wa programu ya P/E ni mrefu kuliko MLC na TLC, kasi ni polepole, na kasi ya kuandika inayoendelea ni Kutoka 520MB/s hadi 360MB/s, utendaji wa nasibu umeshuka kutoka 9500 IOPS hadi 5000. IOPS, hasara ya karibu nusu.

PS: Kadiri data inavyohifadhiwa katika kila kitengo cha Seli, ndivyo uwezo wa kila kitengo unavyoongezeka, lakini wakati huo huo, husababisha kuongezeka kwa hali tofauti za voltage, ambayo ni ngumu zaidi kudhibiti, kwa hivyo uthabiti wa Chip ya NAND Flash. inakuwa mbaya zaidi, na maisha ya huduma inakuwa mafupi, kila mmoja ana faida na hasara zake.

(NAND Flash kusoma na kuandika maisha ni kwa ajili ya kumbukumbu tu)
Si vigumu kuona kwamba utendaji wa aina nne za kumbukumbu ya NAND flash ni tofauti.Gharama kwa kila kitengo cha uwezo wa SLC ni ya juu zaidi kuliko ile ya aina nyingine za chembe za kumbukumbu za NAND, lakini muda wake wa kuhifadhi data ni mrefu na kasi ya kusoma ni kasi;QLC ina uwezo mkubwa na gharama ya chini, lakini kutokana na uaminifu mdogo na maisha marefu Mapungufu na mapungufu mengine bado yanahitaji kuendelezwa zaidi.

Kwa mtazamo wa gharama ya uzalishaji, kasi ya kusoma na kuandika na maisha ya huduma, orodha ya aina nne ni:
SLC>MLC>TLC>QLC;
Suluhu kuu za sasa ni MLC na TLC.SLC inalenga zaidi maombi ya kijeshi na biashara, yenye uandishi wa kasi ya juu, kiwango cha chini cha makosa, na uimara wa muda mrefu.MLC inalenga hasa maombi ya kiwango cha walaji, uwezo wake ni mara 2 zaidi kuliko SLC, gharama ya chini, inayofaa kwa viendeshi vya USB flash, simu za rununu, kamera za dijiti na kadi zingine za kumbukumbu, na pia hutumiwa sana katika SSD ya kiwango cha watumiaji leo. .

Kumbukumbu ya flash ya NAND inaweza kugawanywa katika makundi mawili: muundo wa 2D na muundo wa 3D kulingana na miundo tofauti ya anga.Transistors za lango zinazoelea hutumiwa zaidi kwa 2D FLASH, wakati 3D flash hutumia transistors za CT na lango linaloelea.Ni semiconductor, CT ni insulator, mbili ni tofauti katika asili na kanuni.Tofauti ni:

Muundo wa 2D NAND Flash
Muundo wa 2D wa seli za kumbukumbu hupangwa tu katika ndege ya XY ya chip, hivyo njia pekee ya kufikia msongamano wa juu katika kaki sawa kwa kutumia teknolojia ya 2D flash ni kupunguza nodi ya mchakato.
Upande wa chini ni kwamba makosa katika NAND flash ni ya mara kwa mara kwa nodi ndogo;kwa kuongeza, kuna kikomo kwa node ndogo zaidi ya mchakato ambayo inaweza kutumika, na wiani wa kuhifadhi sio juu.

Muundo wa 3D NAND Flash
Ili kuongeza msongamano wa hifadhi, watengenezaji wameunda teknolojia ya 3D NAND au V-NAND (wima NAND), ambayo huweka seli za kumbukumbu kwenye Z-ndege kwenye kaki sawa.

Katika 3D NAND flash, seli za kumbukumbu huunganishwa kama nyuzi wima badala ya nyuzi mlalo katika 2D NAND, na kujenga kwa njia hii husaidia kufikia msongamano mkubwa wa eneo la chip sawa.Bidhaa za kwanza za 3D Flash zilikuwa na tabaka 24.