გაიგეთ განსხვავება NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC SSD ჩიპების სხვადასხვა კლასებს შორის

NAND Flash-ის სრული სახელია Flash Memory, რომელიც ეკუთვნის არასტაბილურ მეხსიერების მოწყობილობას (Non-volatile Memory Device).იგი ეფუძნება მცურავი კარიბჭის ტრანზისტორის დიზაინს და მუხტები იკეტება მცურავი კარიბჭის მეშვეობით.ვინაიდან მცურავი კარიბჭე ელექტრული იზოლირებულია, ამიტომ ჭიშკარამდე მიმავალი ელექტრონები ძაბვის მოხსნის შემდეგაც კი იკეტება.ეს არის ფლეშის არასტაბილურობის საფუძველი.მონაცემები ინახება ასეთ მოწყობილობებში და არ დაიკარგება დენის გამორთვის შემთხვევაშიც კი.
სხვადასხვა ნანოტექნოლოგიის მიხედვით, NAND Flash-მა განიცადა გადასვლა SLC-დან MLC-ზე, შემდეგ კი TLC-ზე და გადადის QLC-ზე.NAND Flash ფართოდ გამოიყენება eMMC/eMCP, U დისკში, SSD-ში, ავტომობილებში, ნივთების ინტერნეტში და სხვა სფეროებში მისი დიდი ტევადობის და სწრაფი წერის სიჩქარის გამო.

SLC (ინგლისური სრული სახელი (Single-Level Cell – SLC) არის ერთ დონის საცავი
SLC ტექნოლოგიის მახასიათებელია ის, რომ ოქსიდის ფილმი მცურავ კარიბჭესა და წყაროს შორის უფრო თხელია.მონაცემთა ჩაწერისას, შენახული მუხტის აღმოფხვრა შესაძლებელია მცურავი კარიბჭის დამუხტვაზე ძაბვის გამოყენებით და შემდეგ წყაროს გავლით., ანუ ძაბვის მხოლოდ ორ ცვლილებას 0 და 1 შეუძლია შეინახოს 1 საინფორმაციო ერთეული, ანუ 1 ბიტი/უჯრედი, რომელიც ხასიათდება სწრაფი სიჩქარით, ხანგრძლივი მოქმედებით და ძლიერი შესრულებით.მინუსი ის არის, რომ სიმძლავრე დაბალია და ღირებულება მაღალი.

MLC (ინგლისური სრული სახელი Multi-Level Cell – MLC) არის მრავალშრიანი საცავი
Intel (Intel) პირველად წარმატებით შეიმუშავა MLC 1997 წლის სექტემბერში. მისი ფუნქციაა შეინახოს ორი ერთეული ინფორმაცია მცურავ კარიბჭეში (ნაწილი, სადაც მუხტი ინახება ფლეშ მეხსიერების უჯრედში), შემდეგ კი გამოიყენოს სხვადასხვა პოტენციალის მუხტი (დონე). ), ზუსტი კითხვა და ჩაწერა მეხსიერებაში შენახული ძაბვის კონტროლის საშუალებით.
ანუ 2 ბიტი/უჯრედი, თითოეული უჯრედის ერთეული ინახავს 2 ბიტიან ინფორმაციას, მოითხოვს უფრო რთულ ძაბვის კონტროლს, არის ოთხი ცვლილება 00, 01, 10, 11, სიჩქარე ზოგადად საშუალოა, სიცოცხლე საშუალოა, ფასი საშუალოა, დაახლოებით 3000-10000-ჯერ წაშლისა და ჩაწერის სიცოცხლე. MLC მუშაობს დიდი რაოდენობით ძაბვის კლასის გამოყენებით, თითოეული უჯრედი ინახავს ორ ბიტს მონაცემს და მონაცემთა სიმკვრივე შედარებით დიდია და შეუძლია ერთდროულად 4-ზე მეტი მნიშვნელობის შენახვა.ამრიგად, MLC არქიტექტურას შეიძლება ჰქონდეს უკეთესი შენახვის სიმკვრივე.

TLC (ინგლისური სრული სახელი Trinary-Level Cell) არის სამსაფეხურიანი საცავი
TLC არის 3 ბიტი თითო უჯრედზე.თითოეული უჯრედის ერთეული ინახავს 3 ბიტიან ინფორმაციას, რომელსაც შეუძლია შეინახოს 1/2 მეტი მონაცემი, ვიდრე MLC.არსებობს 8 სახის ძაბვის ცვლილება 000-დან 001-მდე, ანუ 3 ბიტი/უჯრედში.ასევე არსებობს Flash მწარმოებლები სახელწოდებით 8LC.საჭირო წვდომის დრო უფრო გრძელია, ამიტომ გადაცემის სიჩქარე უფრო ნელია.
TLC-ის უპირატესობა ის არის, რომ ფასი იაფია, წარმოების ღირებულება თითო მეგაბაიტზე არის ყველაზე დაბალი და ფასი იაფია, მაგრამ სიცოცხლე ხანმოკლეა, მხოლოდ 1000-3000 წაშლისა და გადაწერის სიცოცხლე, მაგრამ მძიმედ გამოცდილი TLC ნაწილაკები SSD-ს შეუძლია. გამოიყენება ჩვეულებრივ 5 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.

QLC (ინგლისური სრული სახელი Quadruple-Level Cell) ოთხი ფენის შესანახი ერთეული
QLC შეიძლება ასევე ეწოდოს 4bit MLC, ოთხი ფენის შენახვის ერთეული, ანუ 4 ბიტი/უჯრედი.ძაბვის 16 ცვლილებაა, მაგრამ სიმძლავრე შეიძლება გაიზარდოს 33%-ით, ანუ წერის შესრულება და წაშლის ვადა კიდევ უფრო შემცირდება TLC-თან შედარებით.კონკრეტული შესრულების ტესტში მაგნიუმმა ჩაატარა ექსპერიმენტები.წაკითხვის სიჩქარის თვალსაზრისით, ორივე SATA ინტერფეისს შეუძლია მიაღწიოს 540MB/S-ს.QLC უარესად მუშაობს ჩაწერის სიჩქარეში, რადგან მისი P/E პროგრამირების დრო უფრო გრძელია ვიდრე MLC და TLC, სიჩქარე უფრო ნელია და უწყვეტი ჩაწერის სიჩქარეა 520MB/s-დან 360MB/s-მდე, შემთხვევითი შესრულება დაეცა 9500 IOPS-დან 5000-მდე. IOPS, დანაკარგი თითქმის ნახევარი.

PS: რაც უფრო მეტი მონაცემი ინახება თითოეულ უჯრედულ ერთეულში, მით უფრო მაღალია ტევადობა ერთეულ ფართობზე, მაგრამ ამავე დროს, ეს იწვევს სხვადასხვა ძაბვის მდგომარეობის ზრდას, რაც უფრო რთულია კონტროლი, ამიტომ NAND Flash ჩიპის სტაბილურობა უარესდება და მომსახურების ვადა მცირდება, თითოეულს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები.

(NAND Flash წაკითხვისა და ჩაწერის სიცოცხლე მხოლოდ მითითებისთვისაა)
ძნელი არ არის იმის დანახვა, რომ ოთხი ტიპის NAND ფლეშ მეხსიერების შესრულება განსხვავებულია.SLC-ის ერთეული სიმძლავრის ღირებულება უფრო მაღალია, ვიდრე სხვა ტიპის NAND ფლეშ მეხსიერების ნაწილაკები, მაგრამ მისი მონაცემთა შენახვის დრო უფრო გრძელია და კითხვის სიჩქარე უფრო სწრაფი;QLC-ს აქვს უფრო დიდი სიმძლავრე და დაბალი ღირებულება, მაგრამ მისი დაბალი საიმედოობისა და ხანგრძლივობის გამო ხარვეზები და სხვა ნაკლოვანებები ჯერ კიდევ საჭიროებს შემდგომ განვითარებას.

წარმოების ღირებულების, წაკითხვისა და ჩაწერის სიჩქარისა და მომსახურების ვადის თვალსაზრისით, ოთხი კატეგორიის რეიტინგი ასეთია:
SLC>MLC>TLC>QLC;
მიმდინარე ძირითადი გადაწყვეტილებებია MLC და TLC.SLC ძირითადად მიმართულია სამხედრო და საწარმოს აპლიკაციებზე, მაღალი სიჩქარით წერით, შეცდომის დაბალი სიხშირით და ხანგრძლივი გამძლეობით.MLC ძირითადად მიმართულია სამომხმარებლო კლასის აპლიკაციებზე, მისი სიმძლავრე 2-ჯერ მეტია, ვიდრე SLC, იაფია, შესაფერისია USB ფლეშ დრაივებისთვის, მობილური ტელეფონებისთვის, ციფრული კამერებისთვის და სხვა მეხსიერების ბარათებისთვის და ასევე ფართოდ გამოიყენება დღეს სამომხმარებლო ხარისხის SSD-ში. .

NAND ფლეშ მეხსიერება შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: 2D სტრუქტურა და 3D სტრუქტურა სხვადასხვა სივრცული სტრუქტურების მიხედვით.მცურავი კარიბჭის ტრანზისტორები ძირითადად გამოიყენება 2D FLASH-ისთვის, ხოლო 3D ფლეშ ძირითადად იყენებს CT ტრანზისტორებს და მცურავ კარიბჭეს.არის ნახევარგამტარი, CT არის იზოლატორი, ეს ორი განსხვავებულია ბუნებით და პრინციპით.განსხვავება არის:

2D სტრუქტურა NAND Flash
მეხსიერების უჯრედების 2D სტრუქტურა განლაგებულია მხოლოდ ჩიპის XY სიბრტყეში, ასე რომ, 2D ფლეშ ტექნოლოგიის გამოყენებით იმავე ვაფლში უფრო მაღალი სიმკვრივის მიღწევის ერთადერთი გზა არის პროცესის კვანძის შემცირება.
მინუსი არის ის, რომ შეცდომები NAND ფლეშში უფრო ხშირია პატარა კვანძებისთვის;გარდა ამისა, არსებობს შეზღუდვა ყველაზე პატარა პროცესის კვანძზე, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას და შენახვის სიმკვრივე არ არის მაღალი.

3D სტრუქტურა NAND Flash
შენახვის სიმკვრივის გასაზრდელად, მწარმოებლებმა შეიმუშავეს 3D NAND ან V-NAND (ვერტიკალური NAND) ტექნოლოგია, რომელიც აწყობს მეხსიერების უჯრედებს Z- სიბრტყეში იმავე ვაფლზე.

3D NAND ფლეშში მეხსიერების უჯრედები დაკავშირებულია როგორც ვერტიკალური სტრიქონები, ვიდრე ჰორიზონტალური სტრიქონები 2D NAND-ში და ამ გზით აშენება გვეხმარება მაღალი ბიტის სიმკვრივის მიღწევაში იმავე ჩიპის ფართობისთვის.პირველ 3D Flash პროდუქტებს ჰქონდათ 24 ფენა.