หุ่นยนต์ DIY ขนาดเล็กกำลังถือแผงแฟลชไดรฟ์ USB และเมมโมรี่การ์ด SD

ข้อแตกต่างระหว่าง SLC, MLC, TLC และ 3D NAND ในแฟลชไดรฟ์ USB, SSD และเมมโมรี่การ์ด

พ.ค. 2021

NAND คืออะไร

NAND คือแฟลชเมมโมรี่แบบไม่เลือนหายซึ่งสามารถเก็บรักษาข้อมูลได้แม้ว่าจะไม่ได้ต่ออยู่กับแหล่งจ่ายไฟ ความสามารถในการเก็บรักษาข้อมูลเมื่อตัดกระแสไฟฟ้าทำให้ NAND เป็นทางเลือกที่ดีอย่างยิ่งสำหรับใช้กับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลติดตั้งภายใน ต่อพ่วง หรือแบบพกพา ไดรฟ์ USB, SSD และการ์ด SD ล้วนใช้เทคโนโลยีแฟลช โดยถือเป็นหน่วยความจำสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น โทรศัพท์มือถือและกล้องดิจิตอลของคุณ

มี NAND ที่จำหน่ายในตลาดอยู่หลายประเภท ในเบื้องต้น ข้อแตกต่างที่สำคัญคือจำนวนบิตที่สามารถจัดเก็บต่อเซลล์ บิตคือประจุไฟฟ้าที่สามารถรองรับค่าได้สองค่าคือ 0 หรือ 1 หรือ เปิด/ปิด

ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง NAND แต่ละประเภทคือราคา ความจุ และความทนทาน ความทนทานจะพิจารณาจากจำนวนรอบการเขียนโปรแกรม-ลบข้อมูล (P/E) ที่เซลล์แฟลชรองรับก่อนจะเริ่มเสื่อมสภาพ รอบ P/E คือกระบวนการลบและเขียนข้อมูลไปที่เซลล์ สำหรับเทคโนโลยี NAND แล้ว หากมีรอบ P/E มากกว่า อุปกรณ์ก็ย่อมทนทานมากกว่า

สื่อบันทึกข้อมูลแฟลช NAND ที่พบได้ทั่วไปได้แก่ SLC, MLC, TLC และ 3D NAND บทความนี้จะกล่าวถึงความแตกต่างของ NAND แต่ละประเภท

กราฟิกข้อมูลแสดงข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง NAND ประเภทต่าง ๆ

SLC NAND

ข้อดี: ทนทานมากที่สุด - ข้อเสีย: ราคาแพงและความจุต่ำ

NAND แบบ Single-Level Cell (SLC) จะจัดเก็บข้อมูลเพียง 1 บิตต่อเซลล์ เซลล์จะจัดเก็บข้อมูลเป็น 0 หรือ 1 เพื่อให้สามารถเขียนและเรียกค้นข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว SLC มีประสิทธิภาพมากที่สุด และทนทานมากที่สุด โดยมีรอบ P/E สูงถึง 100,000 รอบ ทำให้ใช้งานได้ยาวนานกว่า NAND ประเภทอื่น อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของข้อมูลที่ต่ำทำให้ SLC เป็น NAND ที่มีต้นทุนสูงที่สุด จึงมักไม่ใช้ในผลิตภัณฑ์ใช้งานทั่วไป ปกติจะใช้กับเซิร์ฟเวอร์และส่วนการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ต้องการความเร็วและความทนทานเป็นพิเศษ

MLC NAND

ข้อดี: ราคาถูกกว่า SLC - ข้อเสีย: ช้ากว่าและทนทานน้อยกว่า SLC

NAND แบบ Multi-level cell (MLC) สามารถจัดเก็บข้อมูลได้หลายบิตต่อเซลล์ แม้ว่าอักษรย่อ MLC จะมักหมายถึงข้อมูล 2 บิตต่อเซลล์ก็ตาม MLC มีความหนาแน่นของข้อมูลที่สูงกว่า SLC ทำให้มีการผลิตที่ความจุสูงกว่า MLC มีข้อดีทั้งในด้านราคา ประสิทธิภาพ และความทนทาน อย่างไรก็ตาม MLC มักเกิดข้อผิดพลาดกับข้อมูลมากกว่าและรองรับรอบ P/E ที่ 10,000 รอบ ทำให้มีความทนทานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับ SLC MLC มักใช้กับผลิตภัณฑ์ใช้งานทั่วไปที่ความทนทานอาจไม่ใช่ประเด็นสำคัญ

TLC NAND

ข้อดี: ราคาถูกที่สุดและความจุมากที่สุด - ข้อเสีย: ความทนทานต่ำ

NAND แบบ Triple-level cell (TLC) สามารถจัดเก็บข้อมูลได้ 3 บิตต่อเซลล์ จำนวนบิตต่อเซลล์ที่เพิ่มขึ้นจะช่วยลดต้นทุนและทำให้รองรับความจุได้มากกว่าเดิม แต่ก็จะมีผลต่อประสิทธิภาพและความทนทาน โดยจะรองรับ P/E เพียง 3,000 รอบเท่านั้น ผลิตภัณฑ์ใช้งานทั่วไปส่วนใหญ่จะใช้ TLC ซึ่งเป็นทางเลือกที่ราคาประหยัดที่สุด

3D NAND

ในช่วงไม่ถึงสิบปีที่ผ่านมา 3D NAND ได้กลายเป็นนวัตกรรมใหม่ที่สำคัญอย่างยิ่งในตลาดแฟลช ผู้ผลิตแฟลชได้พัฒนา 3D NAND ขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาที่พบกับ 2D NAND เพื่อให้รองรับความจุได้มากขึ้นโดยมีต้นทุนลดลง ใน 2D NAND เซลล์ที่จัดเก็บข้อมูลจะถูกจัดวางในแนวนอนเรียงต่อกัน ซึ่งหมายถึงพื้นที่ที่สามารถจัดวางเซลล์จะมีอยู่อย่างจำกัด และการทำให้เซลล์เล็กลงก็จะยิ่งมีผลต่อเสถียรภาพในการทำงาน

ดังนั้นผู้ผลิต NAND จึงตัดสินใจวางซ้อนเซลล์ในรูปแบบใหม่ ทำให้เกิด 3D NAND ขึ้นโดยมีการจัดเรียงเซลล์ในแนวตั้ง ความหนาแน่นของหน่วยความจำที่มากกว่าทำให้รองรับพื้นที่จัดเก็บข้อมูลได้มากขึ้นโดยไม่เพิ่มภาระต้นทุน 3D NAND ยังมีความทนทานที่เหนือกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า

โดยรวมแล้ว NAND เป็นเทคโนโลยีหน่วยความจำที่สำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากจะทำให้สามารถลบและเขียนข้อมูลได้อย่างรวดเร็วและมีต้นทุนต่อบิตที่ต่ำกว่า การเติบโตของอุตสาหกรรมเกมทำให้เทคโนโลยี NAND มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการจัดเก็บข้อมูลที่มากขึ้นเรื่อย ๆ ของผู้บริโภค

#KingstonIsWithYou