Kuptoni ndryshimin midis klasave të ndryshme të çipave SSD të NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC

Emri i plotë i NAND Flash është Flash Memory, i cili i përket një pajisjeje memorie jo të paqëndrueshme (Pajisje memorie jo të paqëndrueshme).Ai bazohet në një dizajn tranzistor të portës lundruese dhe ngarkesat mbyllen përmes portës lundruese.Meqenëse porta lundruese është e izoluar elektrikisht, kështu që elektronet që arrijnë te porta bllokohen edhe pasi të hiqet tensioni.Ky është arsyeja për mospaqëndrueshmërinë e blicit.Të dhënat ruhen në pajisje të tilla dhe nuk do të humbasin edhe nëse rryma është e fikur.
Sipas nanoteknologjive të ndryshme, NAND Flash ka përjetuar kalimin nga SLC në MLC, dhe më pas në TLC, dhe po shkon drejt QLC.NAND Flash përdoret gjerësisht në eMMC/eMCP, U disk, SSD, automobil, Internet of Things dhe fusha të tjera për shkak të kapacitetit të tij të madh dhe shpejtësisë së shpejtë të shkrimit.

SLC (emri i plotë në anglisht (Single-Level Cell – SLC) është një hapësirë ​​ruajtëse me një nivel
Karakteristika e teknologjisë SLC është se filmi oksid midis portës lundruese dhe burimit është më i hollë.Kur shkruani të dhëna, ngarkesa e ruajtur mund të eliminohet duke aplikuar një tension në ngarkesën e portës lundruese dhe më pas duke kaluar përmes burimit., pra, vetëm dy ndryshime të tensionit 0 dhe 1 mund të ruajnë 1 njësi informacioni, pra 1 bit/qelizë, e cila karakterizohet nga shpejtësia e shpejtë, jetëgjatësia dhe performanca e fortë.Disavantazhi është se kapaciteti është i ulët dhe kostoja është e lartë.

MLC (emri i plotë në anglisht Multi-Level Cell - MLC) është një ruajtje me shumë shtresa
Intel (Intel) së pari zhvilloi me sukses MLC në shtator 1997. Funksioni i tij është të ruajë dy njësi informacioni në një portë lundruese (pjesa ku ruhet ngarkesa në qelizën e memories flash), dhe më pas të përdorë ngarkesën e potencialeve të ndryshme (Niveli ), Lexim dhe shkrim i saktë përmes kontrollit të tensionit të ruajtur në memorie.
Kjo do të thotë, 2 bit/qelizë, çdo njësi qelize ruan informacion 2 bit, kërkon kontroll më kompleks të tensionit, ka katër ndryshime 00, 01, 10, 11, shpejtësia është përgjithësisht mesatare, jeta është mesatare, çmimi është mesatar, rreth 3000-10000 herë jetë e fshirjes dhe shkrimit. MLC funksionon duke përdorur një numër të madh të shkallës së tensionit, secila qelizë ruan dy bit të dhënash dhe dendësia e të dhënave është relativisht e madhe dhe mund të ruajë më shumë se 4 vlera në të njëjtën kohë.Prandaj, arkitektura MLC mund të ketë densitet më të mirë të ruajtjes.

TLC (emri i plotë në anglisht Trinary-Level Cell) është një ruajtje me tre nivele
TLC është 3 bit për qelizë.Çdo njësi celulare ruan informacion 3 bit, i cili mund të ruajë 1/2 më shumë të dhëna se MLC.Ekzistojnë 8 lloje të ndryshimeve të tensionit nga 000 në 001, domethënë 3 bit/qelizë.Ka edhe prodhues Flash të quajtur 8LC.Koha e kërkuar e aksesit është më e gjatë, kështu që shpejtësia e transferimit është më e ngadaltë.
Avantazhi i TLC është se çmimi është i lirë, kostoja e prodhimit për megabajt është më e ulëta, dhe çmimi është i lirë, por jeta është e shkurtër, vetëm rreth 1000-3000 jeta e fshirjes dhe rishkrimit, por grimcat TLC të testuara shumë SSD mund të të përdoret normalisht për më shumë se 5 vjet.

QLC (emri i plotë në anglisht Quadruple-Level Cell) njësi ruajtëse me katër shtresa
QLC mund të quhet gjithashtu 4bit MLC, një njësi ruajtëse me katër shtresa, domethënë 4bit/qelizë.Ka 16 ndryshime në tension, por kapaciteti mund të rritet me 33%, domethënë, performanca e shkrimit dhe jeta e fshirjes do të reduktohen më tej në krahasim me TLC.Në testin specifik të performancës, Magnezi ka bërë eksperimente.Për sa i përket shpejtësisë së leximit, të dy ndërfaqet SATA mund të arrijnë 540MB/S.QLC performon më keq në shpejtësinë e shkrimit, sepse koha e tij e programimit P/E është më e gjatë se MLC dhe TLC, shpejtësia është më e ngadaltë dhe shpejtësia e shkrimit të vazhdueshëm është nga 520MB/s në 360MB/s, performanca e rastësishme ka rënë nga 9500 IOPS në 5000 IOPS, një humbje prej gati gjysmën.

PS: Sa më shumë të dhëna të ruhen në çdo njësi celulare, aq më i lartë është kapaciteti për njësi sipërfaqe, por në të njëjtën kohë, kjo çon në një rritje të gjendjeve të ndryshme të tensionit, gjë që është më e vështirë për t'u kontrolluar, kështu që stabiliteti i çipit NAND Flash përkeqësohet, dhe jeta e shërbimit bëhet më e shkurtër, secila me avantazhet dhe disavantazhet e veta.

(Jeta e leximit dhe e shkrimit të NAND Flash është vetëm për referencë)
Nuk është e vështirë të shihet se performanca e katër llojeve të memories flash NAND është e ndryshme.Kostoja për njësi të kapacitetit të SLC është më e lartë se ajo e llojeve të tjera të grimcave të memories flash NAND, por koha e ruajtjes së të dhënave të saj është më e gjatë dhe shpejtësia e leximit është më e shpejtë;QLC ka kapacitet më të madh dhe kosto më të ulët, por për shkak të besueshmërisë dhe jetëgjatësisë së ulët Mangësitë dhe mangësitë e tjera ende duhet të zhvillohen më tej.

Nga këndvështrimi i kostos së prodhimit, shpejtësisë së leximit dhe shkrimit dhe jetëgjatësisë së shërbimit, renditja e katër kategorive është:
SLC>MLC>TLC>QLC;
Zgjidhjet aktuale kryesore janë MLC dhe TLC.SLC ka për qëllim kryesisht aplikime ushtarake dhe ndërmarrjesh, me shkrim me shpejtësi të lartë, shkallë të ulët gabimi dhe qëndrueshmëri të gjatë.MLC ka për qëllim kryesisht aplikacione të nivelit të konsumatorit, kapaciteti i tij është 2 herë më i lartë se SLC, me kosto të ulët, i përshtatshëm për USB flash drives, telefona celularë, kamera dixhitale dhe karta të tjera memorie, dhe gjithashtu përdoret gjerësisht në SSD të klasës së konsumatorit sot. .

Memoria flash NAND mund të ndahet në dy kategori: struktura 2D dhe struktura 3D sipas strukturave të ndryshme hapësinore.Transistorët e portës lundruese përdoren kryesisht për FLASH 2D, ndërsa flashi 3D kryesisht përdor transistorë CT dhe portë lundruese.Është një gjysmëpërçues, CT është një izolant, të dy janë të ndryshëm në natyrë dhe parim.Dallimi është:

Struktura 2D NAND Flash
Struktura 2D e qelizave të memories është e rregulluar vetëm në rrafshin XY të çipit, kështu që e vetmja mënyrë për të arritur densitet më të lartë në të njëjtën vafer duke përdorur teknologjinë 2D flash është tkurrja e nyjes së procesit.
E keqja është se gabimet në NAND flash janë më të shpeshta për nyjet më të vogla;përveç kësaj, ekziston një kufi për nyjen më të vogël të procesit që mund të përdoret, dhe dendësia e ruajtjes nuk është e lartë.

Struktura 3D NAND Flash
Për të rritur densitetin e ruajtjes, prodhuesit kanë zhvilluar teknologjinë 3D NAND ose V-NAND (vertical NAND), e cila grumbullon qelizat e memories në planin Z në të njëjtën vafer.

Në flashin 3D NAND, qelizat e kujtesës lidhen si vargje vertikale dhe jo si vargje horizontale në NAND 2D, dhe ndërtimi në këtë mënyrë ndihmon në arritjen e densitetit të lartë të biteve për të njëjtën zonë të çipit.Produktet e para 3D Flash kishin 24 shtresa.