NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC ning turli darajadagi SSD chiplari o'rtasidagi farqni tushuning

NAND Flash-ning to'liq nomi Flash xotira bo'lib, u uchuvchan bo'lmagan xotira qurilmasiga (Non-uchuvchan xotira qurilmasi) tegishli.U suzuvchi eshikli tranzistorli konstruksiyaga asoslanadi va zaryadlar suzuvchi eshik orqali mahkamlanadi.Suzuvchi eshik elektr izolyatsiyalanganligi sababli, eshikka yetib boradigan elektronlar kuchlanish olib tashlanganidan keyin ham ushlanib qoladi.Bu fleshning o'zgaruvchanligining asosidir.Ma'lumotlar bunday qurilmalarda saqlanadi va quvvat o'chirilgan bo'lsa ham yo'qolmaydi.
Turli xil nanotexnologiyalarga ko'ra, NAND Flash SLC dan MLC ga, keyin esa TLC ga o'tishni boshdan kechirdi va QLC tomon harakat qilmoqda.NAND Flash o'zining katta sig'imi va tez yozish tezligi tufayli eMMC/eMCP, U disk, SSD, avtomobil, Internet of Things va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi.

SLC (inglizcha toʻliq nomi (Single-Level Cell – SLC) bir darajali xotiradir.
SLC texnologiyasining o'ziga xos xususiyati shundaki, suzuvchi eshik va manba o'rtasidagi oksid plyonkasi nozikroqdir.Ma'lumotni yozishda saqlangan zaryadni suzuvchi eshikning zaryadiga kuchlanish qo'llash va keyin manbadan o'tish orqali yo'q qilish mumkin., ya'ni 0 va 1 ning faqat ikkita kuchlanish o'zgarishi 1 axborot birligini, ya'ni 1 bit / hujayrani saqlashi mumkin, bu tez tezligi, uzoq umr va kuchli ishlashi bilan ajralib turadi.Kamchilik shundaki, quvvati past va narxi yuqori.

MLC (inglizcha to'liq nomi Multi-Level Cell - MLC) ko'p qatlamli saqlashdir
Intel (Intel) MLC ni birinchi marta 1997 yil sentyabr oyida muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. Uning vazifasi ikki birlik ma'lumotni Floating Gatega (zaryad flesh-xotira xujayrasida saqlanadigan qism) saqlash va keyin turli potentsiallarning zaryadidan foydalanish (Level ), Xotirada saqlangan kuchlanish nazorati orqali aniq o'qish va yozish.
Ya'ni, 2bit / hujayra, har bir hujayra birligi 2bitli ma'lumotni saqlaydi, yanada murakkab kuchlanish nazoratini talab qiladi, 00, 01, 10, 11 to'rtta o'zgarish mavjud, tezlik odatda o'rtacha, hayot o'rtacha, narx o'rtacha, taxminan 3000-10000 marta o'chirish va yozish muddati.MLC ko'p sonli kuchlanish darajasidan foydalangan holda ishlaydi, har bir hujayra ikki bit ma'lumotni saqlaydi va ma'lumotlar zichligi nisbatan katta va bir vaqtning o'zida 4 dan ortiq qiymatlarni saqlashi mumkin.Shuning uchun, MLC arxitekturasi yaxshiroq saqlash zichligiga ega bo'lishi mumkin.

TLC (inglizcha to'liq nomi Trinary-Level Cell) - bu uch bosqichli saqlash
TLC har bir hujayra uchun 3 bit.Har bir hujayra birligi MLCga qaraganda 1/2 ko'proq ma'lumotni saqlashi mumkin bo'lgan 3 bitli ma'lumotni saqlaydi.000 dan 001 gacha bo'lgan 8 turdagi kuchlanish o'zgarishi mavjud, ya'ni 3bit / hujayra.8LC deb nomlangan Flash ishlab chiqaruvchilari ham mavjud.Kerakli kirish vaqti uzoqroq, shuning uchun uzatish tezligi sekinroq.
TLC ning afzalligi shundaki, narxi arzon, megabayt uchun ishlab chiqarish xarajati eng past va narx arzon, lekin umr qisqa, faqat taxminan 1000-3000 o'chirish va qayta yozish muddati, lekin qattiq sinovdan o'tgan TLC zarralari SSD odatda 5 yildan ortiq foydalanish mumkin.

QLC (inglizcha to'liq nomi Quadruple-Level Cell) to'rt qavatli saqlash bloki
QLC ni 4bit MLC, to'rt qavatli saqlash birligi, ya'ni 4bit / hujayra deb ham atash mumkin.Voltajda 16 ta o'zgarish mavjud, ammo quvvatni 33% ga oshirish mumkin, ya'ni yozish samaradorligi va o'chirish muddati TLC bilan solishtirganda yanada qisqaradi.Maxsus ishlash testida magniy tajribalar o'tkazdi.O'qish tezligi bo'yicha ikkala SATA interfeysi 540 MB/S ga yetishi mumkin.QLC yozish tezligida yomonroq ishlaydi, chunki uning P/E dasturlash vaqti MLC va TLC ga qaraganda uzunroq, tezligi sekinroq va uzluksiz yozish tezligi 520MB/s dan 360MB/s gacha, tasodifiy ishlash 9500 IOPS dan 5000 gacha tushib ketdi. IOPS, deyarli yarmi yo'qotish.

PS: Har bir hujayra birligida qancha ko'p ma'lumot saqlangan bo'lsa, birlik maydonining sig'imi shunchalik yuqori bo'ladi, lekin shu bilan birga, bu turli xil kuchlanish holatlarining oshishiga olib keladi, bu nazorat qilish qiyinroq, shuning uchun NAND Flash chipining barqarorligi. yomonlashadi va xizmat muddati qisqaradi, ularning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega.

(NAND Flash o'qish va yozish muddati faqat ma'lumot uchun)
To'rt turdagi NAND flesh-xotirasining ishlashi har xil ekanligini ko'rish qiyin emas.SLC sig'im birligining narxi boshqa turdagi NAND flesh xotira zarralariga qaraganda yuqori, lekin uning ma'lumotlarini saqlash muddati uzoqroq va o'qish tezligi tezroq;QLC katta quvvatga ega va arzonroq narxga ega, ammo uning past ishonchliligi va uzoq umr ko'rishi tufayli Kamchiliklar va boshqa kamchiliklar hali ham ishlab chiqilishi kerak.

Ishlab chiqarish narxi, o'qish va yozish tezligi va xizmat muddati nuqtai nazaridan to'rtta toifadagi reyting:
SLC>MLC>TLC>QLC;
Hozirgi asosiy echimlar MLC va TLC.SLC, asosan, yuqori tezlikda yozish, past xato darajasi va uzoq umrga ega bo'lgan harbiy va korporativ ilovalarga qaratilgan.MLC asosan iste'molchi darajasidagi ilovalarga qaratilgan bo'lib, uning sig'imi SLC dan 2 baravar yuqori, arzon, USB flesh-disklar, mobil telefonlar, raqamli kameralar va boshqa xotira kartalari uchun mos keladi va bugungi kunda iste'molchi darajasidagi SSD-larda keng qo'llaniladi. .

NAND flesh xotirasini ikki toifaga bo'lish mumkin: turli fazoviy tuzilmalarga ko'ra 2D struktura va 3D struktura.Suzuvchi eshik tranzistorlari asosan 2D FLASH uchun ishlatiladi, 3D chirog'i esa asosan CT tranzistorlari va suzuvchi eshikdan foydalanadi.Yarimo'tkazgich, KT - izolyator, ikkalasi tabiati va printsipi jihatidan farq qiladi.Farqi shundaki:

2D tuzilishi NAND Flash
Xotira hujayralarining 2D tuzilishi faqat chipning XY tekisligida joylashtirilgan, shuning uchun 2D flesh texnologiyasidan foydalangan holda bir xil gofretda yuqori zichlikka erishishning yagona yo'li jarayon tugunini qisqartirishdir.
Salbiy tomoni shundaki, NAND chirog'idagi xatolar kichikroq tugunlar uchun tez-tez uchraydi;bundan tashqari, foydalanish mumkin bo'lgan eng kichik jarayon tugunining chegarasi mavjud va saqlash zichligi yuqori emas.

3D tuzilishi NAND Flash
Saqlash zichligini oshirish uchun ishlab chiqaruvchilar 3D NAND yoki V-NAND (vertikal NAND) texnologiyasini ishlab chiqdilar, u Z-tekisligidagi xotira hujayralarini bir xil gofretga joylashtiradi.

3D NAND chirog'ida xotira kataklari 2D NAND-da gorizontal satrlar emas, balki vertikal satrlar sifatida ulanadi va shu tarzda qurish bir xil chip maydoni uchun yuqori bit zichligiga erishishga yordam beradi.Birinchi 3D Flash mahsulotlari 24 qatlamdan iborat edi.