Der er to primære typer af ikke-flygtige flashhukommelsesenheder, der anvendes i dag: NOR- og NAND-flash. Nedenfor ser vi på forskellene mellem NAND- og NOR-flash-enheder og udforsker typer af NAND-flash, herunder SLC, MLC og TLC.
Hvad er NOR-flash-hukommelse?
NOR-flash bruges oftest i applikationer, hvor individuelle bytes af data skal skrives og læses, og bruges oftest, hvor der kræves tilfældig adgang og execute-in-place-adgangsteknikker. Da hver læseadgang tager den samme tid, er sekventiel læseadgang ikke hurtigere end tilfældig adgang. Sletning/programmeringscyklusser kan ofte være lange.
Der findes i dag NOR-flash-enheder med kapacitet i megabit- og lav gigabit-området. Afhængigt af enheden skal individuelle bytes eller sektorer slettes, før der kan skrives data, og slette-/programhastighederne er typisk under 1 MB/s.
NOR-flash har høj pålidelighed og er typisk vurderet til at bevare dataintegriteten i 20 år eller mere.
Hvad er NAND-flash?
NAND-flash er arrangeret i blokke, hvor data kan skrives, læses eller slettes. Under sekventielle læsninger er latenstiden for modtagelse af den første byte data meget højere end med NOR-flash, men derefter hentes de sekventielle bytes data meget hurtigere end med NOR-flash. Når der skrives data, kan en hel blok data hurtigt overføres til NAND-flash-enheden, og blokken skrives derefter i en enkelt operation. De effektive læse- og skrivehastigheder samt slettetider for blokke er meget hurtigere end NOR Flash.
NAND flash er bedst egnet til systemer, der udfører stor sekventiel dataadgang, hvilket passer godt til nutidens brug som den vigtigste lagerenhed for computersystemer og operativsystemer med blokorienterede lagersubsystemer.
På grund af flashcellernes fysiske siliciumdesign optager en NAND-flashcelle ca. 40 % mindre siliciumareal end en NOR-flashcelle for en tilsvarende procesteknologi.
SLC NAND-flashhukommelse
Single Level Cell (SLC)-teknologi lagrer én bit data i hver celle. Cellen lagrer enten et 0 eller et 1. SLC-teknologien giver den højeste pålidelighed og udholdenhed blandt NAND-flashteknologierne.
MLC- og TLC-NAND-flashhukommelse
Multi-Level Cell (MLC)-teknologien lagrer mere end én bit i hver celle, hvilket giver en øget datatæthed og dermed højere kapacitet end SLC-teknologien. I dag er 2-bit, 3-bit og endda 4-bit pr. celle MLC-flashteknologi meget almindelig. Da hver celle lagrer mere end blot én bit, reduceres spændingsmargenen, der adskiller en celles forskellige bitfortolkninger, hvilket gør MLC-teknologien mere følsom over for datafejl, når ladningsspændingen i en celle ændres over tid. Derfor har MLC-flashteknologien en meget lavere udholdenhed end SLC-flashteknologien.
Triple Level Cell (TLC) er en delmængde af MLC, specielt til 3-bit pr. celle-funktionalitet.
Figur 1: SLC, MLC, TLC bitafkodning
I dag bliver det stadig vanskeligere at skaffe NAND-flash-SSD’er med høj kapacitet med SLC-teknologi. I stedet opnår mange leverandører SLC-pålidelighed og -udholdenhed ved hjælp af flere bit-states af MLC-flash arrays for at efterligne pålideligheden af SLC-flash arrays. Ved at bruge flere MLC-bit-states pr. effektiv SLC-bit er flasharrayets effektive kapacitet i SLC-tilstand mindre end den rå MLC-kapacitet.
Figur 2: MLC-flash anvendt i SLC-tilstand
Læs mere om NAND- og NOR-flash-enheder i vores white paper, Flash Memory Lifespan and Reliability: Undersøgelse af de langsigtede virkninger af læsninger, temperatur og andre faktorer på lang sigt.