A nem-illékony flashmemória-eszközöknek ma két elsődleges típusa van használatban: NOR és NAND flash. Az alábbiakban megvizsgáljuk a NAND és NOR flash eszközök közötti különbségeket, és feltárjuk a NAND flash típusait, beleértve az SLC, MLC és TLC típusokat.
Mi a NOR flash memória?
A NOR flash memóriát leggyakrabban olyan alkalmazásokban használják, ahol az adatok egyes bájtjait kell írni és olvasni, és leggyakrabban ott alkalmazzák, ahol véletlen hozzáférés és execute-in-place hozzáférési technikákra van szükség. Mivel minden egyes olvasási hozzáférés ugyanannyi időt vesz igénybe, a szekvenciális olvasási hozzáférés nem gyorsabb, mint a véletlenszerű hozzáférés. A törlési/programozási ciklusok gyakran hosszúak lehetnek.
A mai NOR flash eszközök a megabites és alacsony gigabites kapacitásúak. Az eszköztől függően az adatok írása előtt egyes bájtokat vagy szektorokat kell törölni, a törlési/programozási sebesség jellemzően 1 MB/s alatt van.
A NOR flash nagy megbízhatósággal rendelkezik, és jellemzően 20 évig vagy még tovább megőrzi az adatok integritását.
Mi a NAND Flash?
A NAND flash blokkokba van rendezve, amelyekbe adatokat lehet írni, olvasni vagy törölni. A szekvenciális olvasás során az első adatbájt fogadásának késleltetése sokkal nagyobb, mint a NOR flash esetében, de ezután a szekvenciális adatbájtok sokkal gyorsabban kerülnek elő, mint a NOR flash esetében. Az adatok írása során egy teljes adatblokk gyorsan átvihető a NAND flash eszközre, majd a blokk egyetlen műveletben íródik. Az effektív olvasási és írási sebességek, valamint a blokkok törlési ideje sokkal gyorsabb, mint a NOR Flashé.
A NAND flash a legjobban alkalmas a nagy szekvenciális adatelérést végző rendszerekhez, ami jól illeszkedik a mai, blokkorientált tároló alrendszerekkel rendelkező számítástechnikai rendszerek és operációs rendszerek fő tárolóeszközeként való használathoz.
A flash-cellák fizikai szilíciumtervezésének köszönhetően egy NAND flash-cella körülbelül 40%-kal kisebb szilíciumterületet foglal el, mint egy NOR flash-cella, hasonló feldolgozási technológia esetén.
SLC NAND Flash memória
Az SLC (Single Level Cell) technológia minden cellában egy bit adatot tárol. Az SLC technológia a NAND flash technológiák közül a legnagyobb megbízhatóságot és tartósságot kínálja.
MLC és TLC NAND flash memória
A többszintű cellák (MLC) technológiája egynél több bitet tárol minden cellában, ami az SLC technológiánál nagyobb adatsűrűséget és ezáltal nagyobb kapacitást eredményez. Ma már nagyon elterjedt a cellánként 2, 3 vagy akár 4 bites MLC flash technológia. Mivel minden egyes cella egynél több bitet tárol, a cella különböző bitértelmezéseit elválasztó feszültségkülönbség csökken, így az MLC technológia érzékenyebb az adathibákra, amikor a cellán belüli töltési feszültség idővel változik. Ennek megfelelően az MLC flash-technológia sokkal kisebb élettartamú, mint az SLC flash-technológia.
A TLC (Triple Level Cell) az MLC egy alcsoportja, kifejezetten a cellánkénti 3 bites funkcionalitáshoz.
1. ábra: SLC, MLC, TLC bitdekódolás
Most egyre nehezebb SLC technológiájú, nagy kapacitású NAND flash SSD-ket beszerezni. Ehelyett sok gyártó az SLC megbízhatóságot és tartósságot az MLC flash tömbök több bitállapotának használatával éri el, hogy utánozza az SLC flash tömbök megbízhatóságát. Azáltal, hogy egy effektív SLC bitre több MLC bitállapot jut, a flash tömb effektív kapacitása SLC módban kisebb, mint a nyers MLC kapacitás.
2. ábra: SLC módban használt MLC flash
A NAND és NOR flash eszközökről bővebben olvashat a Flash Memory Lifespan and Reliability című fehér könyvünkben: Az olvasás, a hőmérséklet és más tényezők hosszú távú hatásainak vizsgálata.