Ci sono due tipi principali di dispositivi di memoria flash non volatile in uso oggi: NOR e NAND flash. Di seguito vediamo le differenze tra i dispositivi NAND e NOR flash, ed esploriamo i tipi di NAND flash, inclusi SLC, MLC e TLC.
Che cos’è la memoria NOR flash?
NOR flash è più spesso usata in applicazioni dove i singoli byte di dati devono essere scritti e letti, ed è più spesso usata dove sono richiesti tecniche di accesso casuale ed esecuzione sul posto. Poiché ogni accesso in lettura richiede la stessa quantità di tempo, l’accesso in lettura sequenziale non è più veloce dell’accesso casuale. I cicli di cancellazione/programmazione possono spesso essere lunghi.
I dispositivi NOR flash di oggi sono disponibili con capacità nell’ordine dei megabiti e dei bassi gigabiti. A seconda del dispositivo, i singoli byte o settori devono essere cancellati prima di scrivere i dati, con velocità di cancellazione/programmazione tipicamente inferiori a 1 MB/s.
La flash NOR ha un’alta affidabilità, ed è tipicamente valutata per mantenere l’integrità dei dati per 20 anni o più.
Cos’è la NAND Flash?
La flash NAND è organizzata in blocchi in cui i dati possono essere scritti, letti o cancellati. Durante le letture sequenziali, la latenza nel ricevere il primo byte di dati è molto più alta che con NOR flash, ma poi i byte sequenziali di dati vengono recuperati molto più velocemente che con NOR flash. Quando si scrivono i dati, un intero blocco di dati può essere trasferito al dispositivo NAND flash rapidamente, e poi il blocco viene scritto in una singola operazione. Le velocità effettive di lettura e scrittura, così come i tempi di cancellazione dei blocchi, sono molto più veloci di NOR Flash.
NAND flash è più adatta ai sistemi che eseguono grandi accessi di dati sequenziali, il che corrisponde bene all’uso odierno come dispositivo di archiviazione principale per sistemi di calcolo e sistemi operativi con sottosistemi di archiviazione orientati ai blocchi.
A causa del design fisico del silicio delle celle flash, una cella NAND flash occupa circa il 40% in meno di area di silicio rispetto a una cella NOR flash, per una tecnologia di processo simile.
Memoria NAND Flash SLC
La tecnologia SLC (Single Level Cell) memorizza un bit di dati in ogni cella. La cella memorizza uno 0 o un 1. La tecnologia SLC offre la più alta affidabilità e resistenza delle tecnologie NAND flash.
MLC e TLC NAND Flash Memory
La tecnologia MLC (Multi-Level Cell) memorizza più di un bit in ogni cella, con un conseguente aumento della densità dei dati e quindi una maggiore capacità della tecnologia SLC. Oggi, la tecnologia flash MLC a 2-bit, 3-bit e persino 4-bit per cella è molto comune. Poiché ogni cella memorizza più di un solo bit, il margine di tensione che separa le diverse interpretazioni di bit di una cella è ridotto, rendendo la tecnologia MLC più sensibile agli errori di dati quando la tensione di carica all’interno di una cella cambia nel tempo. Di conseguenza, la tecnologia flash MLC ha una resistenza molto più bassa della tecnologia flash SLC.
Triple Level Cell (TLC) è un sottoinsieme di MLC, specificamente per la funzionalità a 3 bit per cella.
Figura 1: Decodifica dei bit SLC, MLC, TLC
Oggi sta diventando sempre più difficile trovare SSD NAND flash ad alta capacità con tecnologia SLC. Invece, molti venditori stanno raggiungendo l’affidabilità e la resistenza SLC usando bit-state multipli degli array di flash MLC per imitare l’affidabilità degli array di flash SLC. Usando più bit-state MLC per ogni bit SLC effettivo, la capacità effettiva dell’array flash in modalità SLC è inferiore alla capacità MLC grezza.
Figura 2: MLC Flash usata in modalità SLC
Per saperne di più sui dispositivi flash NAND e NOR, consulta il nostro white paper, Flash Memory Lifespan and Reliability: Examining the Long-Term Impacts of Reads, Temperature, and Other Factors.