微型 DIY 機器人身上裝著 USB 隨身碟的電路板和 SD 記憶卡
USB 隨身碟、SSD 固態硬碟和記憶卡中 SLC、MLC、TLC 和 3D NAND 的區別

什麼是 NAND?

NAND 是一種非揮發性快閃記憶體,即使未連接電源也可以保存資料。NAND 擁有電源關閉時還能保留資料的能力,使其成為內部、外部裝置和攜帶型裝置的理想選擇。USB 隨身碟、SSD 固態硬碟和 SD 卡都使用快閃記憶體技術,為手機或數位相機等設備提供儲存空間。

市場上目前有好幾種不同類型的 NAND。最簡單的說法是,依照每個儲存單元內可儲存的資訊位元數分類。位元值是只有 0 (關) 或 1 (開) 兩種值的電荷。

不同 NAND 類型的主要差異還包括成本、容量和耐用性。耐久性取決於快閃記憶體可執行的總寫入/抹除次數 (P/E)。寫入/抹除循環 (P/E) 是指寫入到記憶體單元到抹除的過程,若 NAND 技術可執行的 P/E 數越高,則設備的耐用性就越好。

常見的 NAND 快閃記憶體類型有 SLC、MLC、TLC 和 3D NAND。本文將討論每種 NAND 類型的不同特性。

圖表顯示各種類型 NAND 的主要差異

SLC NAND

優點:耐用性最高 - 缺點:價格昂貴且容量較低

在單階儲存單元 (SLC) NAND 中,每個儲存單元內只能儲存 1 個資訊位元。儲存單元內儲存的資料只有 0 或 1,所以寫入和存取資料的速度較快。SLC 提供 100,000 P/E 循環次數, 效能佳且耐用性高,因此使用壽命會比其他類型的 NAND 更久。
然而,其低資料密度的特性使得 SLC 成為最昂貴的 NAND 類型,因此並不常運用在消費類型產品中。它通常用於需要速度和耐用性的伺服器和其他工業應用中。

MLC NAND

優點:價格較 SLC 便宜 - 缺點:速度較 SLC 慢,且耐用性較 SLC 低

在多階儲存單元 (MLC) NAND 中,每個儲存單元內可儲存 2 個以上的資訊位元,不過通常是儲存 2 個資訊位元。MLC 的資料儲存密度較 SLC 更高,因此可以製造出較大的容量規格。MLC 是擁有價格、性能和耐用性的良好組合。但 MLC 的 P/E 循環次數大約只有 10,000 次,因此耐用性較 SLC 低。MLC 通常運用在不以耐用性為重點需求的消費型產品中。

TLC NAND

優點:價格最便宜且容量最大 - 缺點:耐用性低

在三階儲存單元 (TLC) NAND 中,每個儲存單元內可儲存 3 個資訊位元。每個儲存單元內可儲存的資訊位元數增加,因而降低了價格成本,同時提升儲存容量。但其 P/E 循環次數僅 3,000 次左右,效能和耐用性都不高。許多消費型產品都使用 TLC 技術,因為它的價格最便宜。

3D NAND

在過去的十年中,3D NAND 是快閃記憶體市場上最大的創新之一。快閃記憶體製造商開發出 3D NAND 技術,以解決縮小 2D NAND 製程時要面對的難度,從而達到具有較低價格成本卻有更高儲存密度的成果。在 2D NAND 製程中,儲存資料的單元是呈並排水平放置。這代表儲存單元可放置的空間有限,而嘗試縮小儲存單元製程時會面臨可靠性降低的問題。

因此,NAND 製造商決定改採 3D 方式來堆疊儲存單元,也就是將儲存單元呈垂直堆疊的 3D NAND 技術。記憶體密度較高可達到更高的儲存容量,價格卻不會大幅提高。3D NAND 還具備更高的耐用性及更低的功耗。

總體而言,NAND 是一項極為重要的儲存技術,因為每位元以較低的成本帶來快速的抹除和寫入時間。
隨著遊戲產業的成長,NAND 技術有望進一步發展,以滿足消費者不斷增長的儲存需求。

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