NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC-ийн янз бүрийн зэрэглэлийн SSD чипүүдийн ялгааг ойлгох

NAND Flash-ийн бүтэн нэр нь Flash Memory бөгөөд энэ нь тогтворгүй санах ойн төхөөрөмжид (Non-volatile Memory Device) хамаарах юм.Энэ нь хөвөгч хаалганы транзисторын загвар дээр суурилдаг бөгөөд цэнэгийг хөвөгч хаалгаар дамжуулдаг.Хөвөгч хаалга нь цахилгаанаар тусгаарлагдсан тул хаалганд хүрч буй электронууд хүчдэлийг арилгасны дараа ч баригддаг.Энэ бол флэш тогтворгүй байдлын үндэслэл юм.Өгөгдөл нь ийм төхөөрөмжид хадгалагддаг бөгөөд цахилгааныг унтраасан ч алга болохгүй.
Өөр өөр нано технологийн дагуу NAND Flash нь SLC-ээс MLC, дараа нь TLC руу шилжиж, QLC руу шилжиж байна.NAND Flash нь том багтаамжтай, хурдан бичих хурдаараа eMMC/eMCP, U диск, SSD, автомашин, интернетийн зүйлс болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг.

SLC (Англи бүтэн нэр (Single-Level Cell – SLC) нь нэг түвшний хадгалалт юм.
SLC технологийн онцлог нь хөвөгч хаалга ба эх үүсвэрийн хоорондох оксидын хальс нь нимгэн байдаг.Өгөгдлийг бичихдээ хөвөгч хаалганы цэнэгт хүчдэл өгч, эх үүсвэрээр дамжин хадгалагдсан цэнэгийг арилгаж болно., өөрөөр хэлбэл 0 ба 1-ийн хоёр хүчдэлийн өөрчлөлтөд л 1 мэдээллийн нэгж, өөрөөр хэлбэл 1 бит / эсийг хадгалах боломжтой бөгөөд энэ нь хурдан хурд, урт наслалт, хүчирхэг гүйцэтгэлээр тодорхойлогддог.Сул тал нь хүчин чадал бага, зардал өндөр.

MLC (Англи бүтэн нэр Multi-Level Cell – MLC) нь олон давхаргат хадгалалт юм
Intel (Intel) анх 1997 оны 9-р сард MLC-ийг амжилттай хөгжүүлсэн. Түүний үүрэг нь Хөвөгч хаалганд (флаш санах ойн үүрэнд цэнэг хадгалагддаг хэсэг) хоёр нэгж мэдээллийг хадгалах ба дараа нь өөр өөр потенциалын цэнэгийг ашиглах явдал юм. ), Санах ойд хадгалагдсан хүчдэлийн удирдлагаар дамжуулан үнэн зөв унших, бичих.
Өөрөөр хэлбэл, 2бит/эс, эсийн нэгж бүр 2бит мэдээллийг хадгалдаг, илүү төвөгтэй хүчдэлийн хяналт шаарддаг, 00, 01, 10, 11 гэсэн дөрвөн өөрчлөлт байдаг, хурд нь ерөнхийдөө дундаж, ашиглалтын хугацаа дундаж, үнэ нь дундаж, ойролцоогоор 3000-10000 удаа устгаж, бичих хугацаа. MLC нь олон тооны хүчдэлийн зэрэглэл ашиглан ажилладаг, эс тус бүр нь хоёр бит өгөгдөл хадгалдаг бөгөөд өгөгдлийн нягтрал нь харьцангуй том бөгөөд нэг удаад 4-өөс дээш утгыг хадгалах боломжтой.Тиймээс MLC архитектур нь илүү сайн хадгалах нягтралтай байж болно.

TLC (Англи бүтэн нэр Гурван түвшний эс) нь гурван түвшний хадгалалт юм
TLC нь нүд бүрт 3 бит байна.Нүдний нэгж бүр нь 3 битийн мэдээллийг хадгалдаг бөгөөд энэ нь MLC-ээс 1/2 илүү өгөгдлийг хадгалах боломжтой.000-аас 001 хүртэлх 8 төрлийн хүчдэлийн өөрчлөлтүүд байдаг, өөрөөр хэлбэл 3бит/cell.Мөн 8LC нэртэй Flash үйлдвэрлэгчид байдаг.Шаардлагатай хандалтын хугацаа урт тул дамжуулах хурд бага байна.
TLC-ийн давуу тал нь үнэ хямд, нэг мегабайтын үйлдвэрлэлийн зардал хамгийн бага, үнэ нь хямд боловч ашиглалтын хугацаа богино, ердөө 1000-3000 орчим устгаж, дахин бичих боломжтой боловч маш их туршсан TLC тоосонцор SSD боломжтой. 5-аас дээш жил ашиглах боломжтой.

QLC (Англи бүтэн нэр нь Quadruple-Level Cell) дөрвөн давхаргат хадгалах төхөөрөмж
QLC-ийг мөн 4бит MLC гэж нэрлэж болно, дөрвөн давхаргат хадгалах нэгж, өөрөөр хэлбэл 4бит / эс.Хүчдэлд 16 өөрчлөлт орсон боловч хүчин чадлыг 33% -иар нэмэгдүүлэх боломжтой, өөрөөр хэлбэл TLC-тэй харьцуулахад бичих чадвар, устгах хугацаа улам багасна.Тодорхой гүйцэтгэлийн туршилтанд Магни туршилт хийсэн.Унших хурдны хувьд SATA интерфэйс хоёулаа 540MB/S хүрч чаддаг.QLC нь бичих хурдаараа муу ажилладаг, учир нь түүний P/E програмчлалын хугацаа MLC болон TLC-ээс урт, хурд нь удаан, тасралтгүй бичих хурд нь 520MB/s-ээс 360MB/s хүртэл, санамсаргүй гүйцэтгэл нь 9500 IOPS-аас 5000 хүртэл буурсан. IOPS, бараг хагасын алдагдал.

Жич: Үүрэн нэгж бүрт илүү их мэдээлэл хадгалагдах тусам нэгж талбайн багтаамж их байх боловч үүнтэй зэрэгцэн энэ нь янз бүрийн хүчдэлийн төлөвийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд үүнийг хянахад илүү төвөгтэй байдаг тул NAND Flash чипийн тогтвортой байдал улам дордож, үйлчилгээний хугацаа багасч, тус бүр өөрийн гэсэн давуу болон сул талуудтай.

(NAND Flash унших, бичих хугацаа нь зөвхөн лавлагаанд зориулагдсан)
Дөрвөн төрлийн NAND флаш санах ойн гүйцэтгэл өөр гэдгийг харахад хэцүү биш юм.SLC-ийн нэгж хүчин чадалд ногдох зардал нь бусад төрлийн NAND флаш санах ойн хэсгүүдээс өндөр боловч өгөгдөл хадгалах хугацаа урт, унших хурд нь илүү хурдан байдаг;QLC илүү том хүчин чадалтай, хямд өртөгтэй боловч найдвартай байдал, удаан эдэлгээ багатай тул дутагдал болон бусад дутагдлуудыг цаашид хөгжүүлэх шаардлагатай байна.

Үйлдвэрлэлийн өртөг, унших бичих хурд, ашиглалтын хугацаа зэргээс нь авч үзвэл дараах дөрвөн ангиллыг эрэмбэлсэн байна.
SLC>MLC>TLC>QLC;
Одоогийн үндсэн шийдэл нь MLC болон TLC юм.SLC нь ихэвчлэн цэргийн болон аж ахуйн нэгжийн хэрэглээнд зориулагдсан бөгөөд өндөр хурдтай бичих, алдаа багатай, удаан эдэлгээтэй байдаг.MLC нь голчлон хэрэглэгчийн түвшний хэрэглээнд зориулагдсан бөгөөд хүчин чадал нь SLC-ээс 2 дахин их, хямд өртөгтэй, USB флаш диск, гар утас, дижитал камер болон бусад санах ойн картуудад тохиромжтой, мөн өнөөдөр хэрэглэгчийн түвшний SSD-д өргөн хэрэглэгддэг. .

NAND флаш санах ойг орон зайн янз бүрийн бүтцээр нь 2 хэмжээст бүтэц, 3 хэмжээст бүтэц гэсэн хоёр төрөлд хувааж болно.Хөвөгч хаалганы транзисторыг ихэвчлэн 2D FLASH-д ашигладаг бол 3D флаш нь CT транзистор болон хөвөгч хаалгыг голчлон ашигладаг.Хагас дамжуулагч, CT бол тусгаарлагч, мөн чанар, зарчмын хувьд ялгаатай.Үүний ялгаа нь:

2D бүтэц NAND Flash
Санах ойн эсийн 2D бүтэц нь зөвхөн чипийн XY хавтгайд байрладаг тул 2D флэш технологийг ашиглан ижил хавтан дээр өндөр нягтралд хүрэх цорын ганц арга бол процессын зангилааг багасгах явдал юм.
Сул тал нь NAND флэш дэх алдаа нь жижиг зангилааны хувьд илүү их тохиолддог;Үүнээс гадна, ашиглаж болох хамгийн жижиг процессын зангилааны хязгаарлалт байдаг бөгөөд хадгалах нягтрал нь өндөр биш юм.

3D бүтэц NAND Flash
Хадгалалтын нягтыг нэмэгдүүлэхийн тулд үйлдвэрлэгчид 3D NAND эсвэл V-NAND (босоо NAND) технологийг хөгжүүлсэн бөгөөд энэ нь санах ойн эсүүдийг Z-хавтгайт нэг өргүүрт байрлуулдаг.

3D NAND флэш дээр санах ойн нүднүүд нь 2D NAND-д хэвтээ мөр биш харин босоо мөр хэлбэрээр холбогдсон байдаг бөгөөд ийм аргаар бүтээх нь ижил чипийн талбайд өндөр бит нягтралд хүрэхэд тусалдаг.Анхны 3D Flash бүтээгдэхүүн нь 24 давхаргатай байсан.