Il existe deux principaux types de dispositifs de mémoire flash non volatile utilisés aujourd’hui : les flashes NOR et NAND. Nous examinons ci-dessous les différences entre les dispositifs flash NAND et NOR, et explorons les types de flash NAND, y compris SLC, MLC et TLC.
Qu’est-ce que la mémoire flash NOR ?
La flash NOR est le plus souvent utilisée dans des applications où des octets individuels de données doivent être écrits et lus, et est le plus souvent utilisée lorsque des techniques d’accès aléatoire et d’exécution sur place sont requises. Comme chaque accès en lecture prend le même temps, l’accès séquentiel en lecture n’est pas plus rapide que l’accès aléatoire. Les cycles d’effacement/programmation peuvent souvent être longs.
Les dispositifs flash NOR d’aujourd’hui sont disponibles avec des capacités de l’ordre des mégabits et des faibles gigabits. Selon le dispositif, des octets ou des secteurs individuels doivent être effacés avant d’écrire des données, avec des vitesses d’effacement/programmation généralement inférieures à 1 Mo/s.
La flash NOR a une fiabilité élevée, et est généralement évaluée pour maintenir l’intégrité des données pendant 20 ans ou plus.
Qu’est-ce que la flash NAND ?
La flash NAND est disposée en blocs dans lesquels les données peuvent être écrites, lues ou effacées. Lors des lectures séquentielles, la latence de réception du premier octet de données est beaucoup plus élevée qu’avec une flash NOR, mais les octets séquentiels de données sont ensuite récupérés beaucoup plus rapidement qu’avec une flash NOR. Lors de l’écriture de données, un bloc complet de données peut être transféré rapidement vers le dispositif flash NAND, puis le bloc est écrit en une seule opération. Les vitesses effectives de lecture et d’écriture, ainsi que les temps d’effacement des blocs, sont beaucoup plus rapides que celles de la flash NOR.
La flash NAND est la mieux adaptée aux systèmes effectuant de grands accès séquentiels aux données, ce qui correspond bien à l’utilisation actuelle en tant que dispositif de stockage principal pour les systèmes informatiques et les systèmes d’exploitation avec des sous-systèmes de stockage orientés bloc.
En raison de la conception physique du silicium des cellules flash, une cellule flash NAND occupe environ 40% de surface de silicium en moins qu’une cellule flash NOR, pour une technologie de processus similaire.
Mémoire flash NAND SLC
La technologie SLC (Single Level Cell) stocke un bit de données dans chaque cellule. La cellule stocke soit un 0, soit un 1. La technologie SLC offre la fiabilité et l’endurance les plus élevées des technologies flash NAND.
MMLC et TLC Mémoire flash NAND
La technologie MLC (Multi-Level Cell) stocke plus d’un bit dans chaque cellule, ce qui entraîne une augmentation de la densité de données et donc, une capacité plus élevée que la technologie SLC. Aujourd’hui, la technologie flash MLC à 2 bits, 3 bits et même 4 bits par cellule est très courante. Comme chaque cellule stocke plus d’un seul bit, la marge de tension séparant les différentes interprétations de bits d’une cellule est réduite, ce qui rend la technologie MLC plus sensible aux erreurs de données lorsque la tension de charge à l’intérieur d’une cellule varie dans le temps. En conséquence, la technologie flash MLC a une endurance beaucoup plus faible que la technologie flash SLC.
La cellule à triple niveau (TLC) est un sous-ensemble de MLC, spécifiquement pour la fonctionnalité de 3 bits par cellule.
Figure 1 : Décodage des bits SLC, MLC, TLC
Aujourd’hui, il devient de plus en plus difficile de se procurer des SSD flash NAND de haute capacité avec la technologie SLC. Au lieu de cela, de nombreux fournisseurs atteignent la fiabilité et l’endurance SLC en utilisant plusieurs états binaires de matrices flash MLC pour imiter la fiabilité des matrices flash SLC. En utilisant plusieurs états binaires MLC par bit SLC effectif, la capacité effective de la matrice flash en mode SLC est inférieure à la capacité MLC brute.
Figure 2 : Flash MLC utilisée en mode SLC
Lisez-en plus sur les dispositifs flash NAND et NOR dans notre livre blanc, Durée de vie et fiabilité des mémoires flash : Examen des impacts à long terme des lectures, de la température et d’autres facteurs.