robot DIY in miniatura che mantiene una scheda drive flash USB e una scheda di memoria SD

Differenza tra NAND SLC, MLC, TLC e 3D NAND nei drive flash USB, SSD e nelle schede di memoria

mag 2021

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Cos'è la NAND?

La NAND è una memoria flash non-volatile che può conservare dati anche quando non è connessa a una fonte di energia. La capacità di conservare i dati anche se non è alimentata rende la NAND un'ottima soluzione per dispositivi portatili, interni o esterni. I drive USB, SSD e le schede SD utilizzano tutti la tecnologia flash, per dotare di memoria dispositivi quali smartphone o telecamere digitali.

Esistono diversi tipi di NAND. Volendo semplificare si può dire che ciò che differenzia i vari tipi è il numero di bit che è possibile archiviare in ogni cella. I bit consistono in una carica elettrica in grado di esprimere solo uno di due valori: 0 o 1, il che equivale ad acceso o spento.

I vari tipi di NAND hanno capacità, durata e costi diversi. Per durata si intende il numero di cicli di P/E (Programme-Erase) che una singola cella flash può sostenere prima di iniziare ad usurarsi. Un ciclo di P/E consiste nel processo di scrittura e cancellazione di una cella: maggiore è il numero di cicli di P/E che la tecnologia NAND è in grado di sostenere, maggiore sarà la durata del dispositivo.

I tipi più comuni di storage flash NAND sono SLC, MLC, TLC e 3D NAND. In questo articolo ci si sofferma sulle caratteristiche proprie di ciascun tipo di NAND.

un'infografica che mostra le principali differenze tra i vari tipi di NAND

NAND SLC

Pro: massima durata - Contro: costo elevato e ridotta capacità

Le NAND SLC (Single-Level Cell) possono ospitare un solo bit di dati per cella. Dal momento che ogni cella contiene esclusivamente uno dei due valori 1 o 0, è possibile scrivere e leggere con la massima velocità. Le NAND SLC rappresentano quindi la soluzione migliore in termini di velocità e durata, grazie ai 100.000 cicli P/E che assicurano una resistenza più prolungata rispetto agli altri tipi di NAND. Tuttavia, la ridotta densità rende le SLC il tipo di NAND più costoso e per questo meno utilizzato nei prodotti destinati ai consumatori. Vengono generalmente utilizzate nei server e per altri impieghi di settore che necessitano di velocità e durata.

NAND MLC

Pro: più economiche delle SLC - Contro: più lente e meno resistenti delle SLC

Le NAND MLC (Multi-Level Cell) possono ospitare più di un bit per cella, ma non così tanti, visto che ne può contenere solo 2. La densità delle MLC è maggiore rispetto a quella delle SLC e ciò amplia la loro potenzialità in termini di capacità. In effetti le MLC offrono un buon rapporto fra prezzo, prestazioni e durata. Tuttavia, le MLC sono più soggette agli errori di dati, visti i 10.000 cicli di P/E e pertanto hanno una durata inferiore rispetto alle SLC. Vengono generalmente utilizzate nei prodotti destinati ai consumatori in cui la durata assume un'importanza minore.

NAND TLC

Pro: elevata capacità e costo minimo - Contro: durata minima

Le NAND TLC (Triple-level cell) possono ospitare 3 bit per cella. Il maggior numero di bit per cella si traduce in una riduzione dei costi e in un aumento della capacità. Tuttavia, ciò vuol anche dire che le prestazioni e la resistenza risultano ridotte, per la precisione a soli 3.000 cicli di P/E. Vengono utilizzate in moltissimi prodotti destinati ai consumatori, essendo il tipo di NAND più economico.

NAND 3D

Le NAND 3D sono state una delle principali innovazioni del mercato flash degli ultimi dieci anni. I produttori di memorie flash hanno sviluppato le NAND 3D per correggere i problemi riscontrati durante il tentativo di modificare le NAND 2D con l'obiettivo di ottenere livelli di densità maggiori a un costo inferiore. Nel caso delle NAND 2D, le celle che ospitano i dati sono posizionate in orizzontale, una accanto all'altra. Ciò significa che la quantità di spazio in cui posizionare le celle è limitato e se si provasse a ridurre la loro dimensione, se ne ridurrebbe anche l'affidabilità.

Pertanto, i produttori di NAND hanno pensato a posizionare le celle in su un diverso piano ed è così che sono nate le NAND 3D, in cui le celle vengono impilate verticalmente. La maggiore densità di memoria così ottenuta si traduce in una più ampia capacità di storage, senza che ciò comporti un elevato aumento del prezzo. Le memorie NAND 3D offrono inoltre una maggiore durata e un ridotto consumo energetico.

Nel complesso, le NAND rappresentano una tecnologia di memoria estremamente importanti dal momento che assicurano tempi di scrittura e cancellazione molto veloci a un costo per bit minimo. La diffusione del settore gaming spinge la tecnologia NAND verso nuovi obiettivi di sviluppo, per riuscire a soddisfare le esigenze di storage in continua crescita degli utenti.

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