miniaturowy robot do samodzielnego montażu trzymający płytkę pamięci flash USB i kartę pamięci SD

Różnice między pamięciami SLC, MLC, TLC i 3D NAND w urządzeniach pamięci flash USB, dyskach SSD i kartach pamięci

maj 2021

Co to jest NAND?

NAND to nieulotna pamięć flash, która pozwala przechowywać dane również wtedy, gdy nie jest podłączona do źródła zasilania. Możliwość zachowania danych po wyłączeniu zasilania sprawia, że pamięć NAND jest doskonałym rozwiązaniem do urządzeń wewnętrznych, zewnętrznych i przenośnych. Pamięci USB, dyski SSD i karty SD wykorzystują technologię flash na potrzeby takich urządzeń, jak telefony komórkowe czy aparaty cyfrowe.

Na rynku dostępnych jest kilka rodzajów pamięci NAND. Mówiąc najprościej, tym, co je odróżnia, jest liczba bitów informacji, które można zapisać w komórce pamięci. Bity mają postać ładunku elektrycznego, który może przyjąć tylko jedną z dwóch wartości: 0 lub 1 (wł./wył.).

Najważniejsze różnice między poszczególnymi rodzajami pamięci NAND dotyczą ceny, pojemności i wytrzymałości. Wytrzymałość jest określana przez liczbę cykli programowania i kasowania (P/E), jakim może być poddana komórka pamięci, zanim zacznie się zużywać. Cykl P/E to proces wymazywania i zapisywania komórki, a im więcej cykli P/E może wytrzymać pamięć NAND, tym większa jest wytrzymałość urządzenia.

Popularne rodzaje pamięci flash NAND to SLC, MLC, TLC i 3D NAND. W tym artykule omówiono różne cechy każdego z rodzajów pamięci NAND.

infografika przedstawiająca kluczowe różnice między różnymi rodzajami pamięci NAND

SLC NAND

Zaleta: największa wytrzymałość – wada: wysoka cena i mała pojemność

Pamięć NAND z komórkami jednopoziomowymi (SLC) przechowuje tylko po 1 bicie informacji na komórkę. W efekcie komórka przechowuje wartość 0 lub 1, co pozwala szybciej zapisywać i odczytywać dane. Pamięć typu SLC zapewnia najlepszą wydajność i najwyższą wytrzymałość rzędu 100 000 cykli P/E dzięki czemu może służyć dłużej niż inne rodzaje pamięci NAND. Jednak niska gęstość zapisu danych sprawia, że SLC jest najdroższym rodzajem pamięci NAND i dlatego nie jest powszechnie stosowana w urządzeniach konsumenckich. Zwykle wykorzystuje się ją w serwerach i innych zastosowaniach przemysłowych, które wymagają szybkości i wytrzymałości.

MLC NAND

Zaleta: niższa cena niż SLC – wada: wolniejsze działanie i mniejsza wytrzymałość niż SLC

Pamięć NAND z komórkami wielopoziomowymi (MLC) przechowuje wiele bitów na komórkę, chociaż termin MLC zwykle oznacza 2 bity. Pamięć typu MLC charakteryzuje się większą gęstością zapisu danych niż pamięć typu SLC i dlatego może być stosowana w nośnikach o większej pojemności. Pamięć typu MLC to dobre połączenie ceny, wydajności i wytrzymałości. Pamięć typu MLC jest bardziej wrażliwa na błędy w zapisie danych i przy 10 000 cyklach P/E charakteryzuje się mniejszą wytrzymałością niż pamięć typu SLC. Pamięć typu MLC stosuje się zwykle w urządzeniach konsumenckich, w których wytrzymałość odgrywa mniejsze znaczenie.

TLC NAND

Zaleta: najniższa cena i duże pojemności – wada: mała wytrzymałość

Pamięć NAND z komórkami trójpoziomowymi (TLC) przechowuje po 3 bity informacji na komórkę. Większa liczba bitów na komórkę pozwala zmniejszyć koszt i zwiększyć pojemność pamięci. Ma to jednak negatywny wpływ na wydajność i wytrzymałość, która wynosi tylko 3000 cykli P/E. Pamięć typu TLC wykorzystuje się w wielu urządzeniach konsumenckich, ponieważ jest to najtańsze rozwiązanie.

3D NAND

W ciągu ostatnich dziesięciu lat pamięć 3D NAND była jedną z największych innowacji na rynku pamięci flash. Producenci opracowali technologię 3D NAND, aby rozwiązać problemy, z jakimi borykali się przy zmniejszaniu pamięci 2D NAND w celu uzyskania wyższej gęstości przy niższych kosztach. W pamięci 2D NAND komórki przechowujące dane są umieszczane poziomo obok siebie. Oznacza to, że ilość miejsca, w którym można umieścić komórki, jest ograniczona, a próba zmniejszenia komórek skutkuje pogorszeniem ich niezawodności.

Dlatego producenci pamięci NAND zdecydowali się rozmieścić komórki w innym położeniu, co doprowadziło do powstania pamięci 3D NAND, w której są one ułożone pionowo. Większa gęstość pamięci zapewnia większą pojemność bez znacznego wzrostu ceny. Pamięć 3D NAND charakteryzuje się również większą wytrzymałością i mniejszym zużyciem energii.

Ogólnie rzecz biorąc, NAND jest niezwykle ważną technologią pamięci, ponieważ zapewnia krótki czas kasowania i zapisu przy niższym koszcie na bit. Wraz z rozwojem branży gier i zaspokajaniem stale rosnących potrzeb użytkowników w odniesieniu do pamięci masowej, rozwija się technologia NAND.

#KingstonIsWithYou