NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC SSD чиптеринин ар кандай класстарынын ортосундагы айырманы түшүнүңүз

NAND Flashтин толук аталышы - Flash Memory, ал туруксуз эстутум түзүлүшүнө (Non-volatile Memory Device) таандык.Ал калкыма дарбаза транзистордук конструкциясына негизделген жана заряддар калкыма дарбаза аркылуу бекитилет.Калкыма дарбаза электрдик обочолонгондуктан, дарбазага жеткен электрондор чыңалуу алынып салынгандан кийин да кармалып калат.Бул флэштин туруксуздугунун негизи.Маалыматтар мындай түзмөктөрдө сакталат жана электр энергиясы өчүрүлгөн күндө да жоголбойт.
Ар кандай нанотехнологияларга ылайык, NAND Flash SLCден MLCге, андан кийин TLCге өтүүнү башынан өткөрдү жана QLCге карай жылып жатат.NAND Flash өзүнүн чоң сыйымдуулугу жана тез жазуу ылдамдыгынан улам eMMC/eMCP, U диск, SSD, автомобиль, нерселердин интернети жана башка тармактарда кеңири колдонулат.

SLC (англисче толук аты (Single-Level Cell – SLC)) бир деңгээлдүү сактагыч
SLC технологиясынын өзгөчөлүгү калкып жүрүүчү дарбаза менен булактын ортосундагы оксид пленкасы ичке болуп саналат.Маалыматтарды жазып жатканда, сакталган зарядды сүзүүчү дарбазанын зарядына чыңалуу колдонуу жана андан кийин булактан өткөрүү аркылуу жок кылууга болот., башкача айтканда, эки гана чыңалуу 0 жана 1 өзгөрүшү 1 маалымат бирдигин сактай алат, башкача айтканда, 1 бит/клетка, ал тез ылдамдык, узак өмүр жана күчтүү аткаруу менен мүнөздөлөт.Кемчилиги - кубаттуулугу аз жана баасы жогору.

MLC (англисче толук аталышы Multi-Level Cell – MLC) көп катмарлуу сактагыч
Intel (Intel) биринчи жолу 1997-жылы сентябрда ийгиликтүү MLC иштеп чыккан. Анын милдети эки маалымат бирдигин Floating Gate (флеш эс тутум клеткасында заряд сакталган бөлүгү) сактоо жана андан кийин ар кандай потенциалдардын зарядын колдонуу (Level) ), Эс тутумда сакталган чыңалууну башкаруу аркылуу так окуу жана жазуу.
Башкача айтканда, 2бит/клетка, ар бир клетка бирдиги 2биттик маалыматты сактайт, чыңалууну татаалыраак башкарууну талап кылат, 00, 01, 10, 11 төрт өзгөртүү бар, ылдамдыгы жалпысынан орточо, жашоо орточо, баасы орточо, болжол менен 3000-10000 жолу өчүрүү жана жазуу өмүрү.MLC көп сандагы чыңалуу даражасын колдонуу менен иштейт, ар бир клетка эки бит маалыматты сактайт, ал эми маалымат тыгыздыгы салыштырмалуу чоң жана бир эле учурда 4төн ашык маанини сактай алат.Ошондуктан, MLC архитектурасы жакшыраак сактоо тыгыздыгына ээ болушу мүмкүн.

TLC (англисче толук аты Trinary-Level Cell) үч баскычтуу сактагыч болуп саналат
TLC ар бир клеткага 3битти түзөт.Ар бир клетка бирдиги 3 биттик маалыматты сактайт, ал MLCге караганда 1/2 көбүрөөк маалымат сактай алат.000дөн 001ге чейин чыңалуунун 8 түрү бар, башкача айтканда, 3бит/клетка.8LC деп аталган Flash өндүрүүчүлөр да бар.Талап кылынган кирүү убактысы узагыраак, ошондуктан өткөрүү ылдамдыгы жайыраак.
TLCтин артыкчылыгы - баасы арзан, мегабайт үчүн өндүрүштүн баасы эң төмөн жана баасы арзан, бирок өмүрү кыска, болгону 1000-3000 өчүрүү жана кайра жазуу мөөнөтү, бирок катуу сыналган TLC бөлүкчөлөрү SSD мүмкүн адатта 5 жылдан ашык колдонулушу керек.

QLC (англисче толук аталышы Quadruple-Level Cell) төрт катмарлуу сактоо бирдиги
QLC да 4bit MLC деп атоого болот, төрт катмарлуу сактоо бирдиги, башкача айтканда, 4bits / клетка.Чыңалууда 16 өзгөрүүлөр бар, бирок кубаттуулукту 33% га көбөйтүүгө болот, башкача айтканда, TLC менен салыштырганда жазуу натыйжалуулугу жана өчүрүү мөөнөтү дагы кыскарат.конкреттүү аткаруу сыноо, магний эксперименттерди жасады.Окуу ылдамдыгы боюнча, SATA интерфейстеринин экөө тең 540 МБ/С жетиши мүмкүн.QLC жазуу ылдамдыгын начар аткарат, анткени анын P/E программалоо убактысы MLC жана TLCге караганда узунураак, ылдамдыгы жайыраак жана үзгүлтүксүз жазуу ылдамдыгы 520МБ/секден 360МБ/сек чейин, кокустук көрсөткүчү 9500 IOPSтен 5000ге чейин төмөндөдү. IOPS, жарымына жакын жоготуу.

PS: Ар бир клетка бирдигинде канчалык көп маалымат сакталса, бирдиктин кубаттуулугу ошончолук жогору, бирок ошол эле учурда бул ар кандай чыңалуу абалынын жогорулашына алып келет, аны көзөмөлдөө кыйыныраак, ошондуктан NAND Flash чипинин туруктуулугу начарлап, кызмат мөөнөтү кыскарып, ар биринин өзүнүн артыкчылыктары жана кемчиликтери бар.

(NAND Flash окуу жана жазуу мөөнөтү маалымат үчүн гана)
NAND флеш эс тутумунун төрт түрүнүн иштеши ар башка экенин көрүү кыйын эмес.SLC бирдигинин сыйымдуулугунун баасы NAND флэш эс тутумунун бөлүкчөлөрүнүн башка түрлөрүнөн жогору, бирок анын маалымат сактоо убактысы узагыраак жана окуу ылдамдыгы тезирээк;QLC чоңураак кубаттуулукка жана арзан баага ээ, бирок анын ишенимдүүлүгү жана узак мөөнөттүүлүгү төмөн болгондуктан, кемчиликтерди жана башка кемчиликтерди дагы деле иштеп чыгуу керек.

Өндүрүштүн наркы, окуу жана жазуу ылдамдыгы жана кызмат мөөнөтү боюнча төрт категориянын рейтинги:
SLC>MLC>TLC>QLC;
Учурдагы негизги чечимдер MLC жана TLC болуп саналат.SLC, негизинен, жогорку ылдамдыкта жазуу, төмөн ката ылдамдыгы жана узак мөөнөттүү менен, аскердик жана ишкана колдонмолорго багытталган.MLC негизинен керектөөчү класстагы тиркемелерге багытталган, анын кубаттуулугу SLCден 2 эсе жогору, арзан, USB флэш-дисктерге, уюлдук телефондорго, санарип камераларына жана башка эстутум карталарына ылайыктуу, ошондой эле бүгүнкү күндө керектөөчү класстагы SSDде кеңири колдонулат. .

NAND флеш эс тутумун эки категорияга бөлүүгө болот: ар кандай мейкиндик структураларына ылайык 2D структурасы жана 3D структурасы.Калкыма дарбаза транзисторлору негизинен 2D FLASH үчүн колдонулат, ал эми 3D флеш негизинен КТ транзисторлорун жана калкыма дарбазаны колдонот.Жарым өткөргүч, КТ - изолятор, экөө табияты жана принциби боюнча айырмаланат.айырмасы болуп саналат:

2D түзүлүшү NAND Flash
Эс тутум клеткаларынын 2D түзүлүшү чиптин XY тегиздигинде гана жайгаштырылат, ошондуктан 2D флеш технологиясын колдонуу менен ошол эле пластинкада жогорку тыгыздыкка жетүүнүн жалгыз жолу - процесс түйүнүн кичирейтүү.
Жаман жагы - NAND флэште каталар кичирээк түйүндөр үчүн көбүрөөк кездешет;Мындан тышкары, колдонула турган эң кичинекей процесс түйүнүнүн чеги бар жана сактоо тыгыздыгы жогору эмес.

3D түзүмү NAND Flash
Сактагычтын тыгыздыгын жогорулатуу үчүн өндүрүүчүлөр 3D NAND же V-NAND (вертикалдык NAND) технологиясын иштеп чыгышты, ал эстутум клеткаларын Z-тегиздигинде ошол эле пластинкага топтойт.

3D NAND флешинде эс тутум клеткалары 2D NANDда горизонталдуу саптар эмес, тик саптар катары туташтырылган жана ушундай жол менен куруу ошол эле чип аянты үчүн жогорку бит тыгыздыгына жетишүүгө жардам берет.Биринчи 3D Flash өнүмдөрү 24 катмардан турган.