Hay dos tipos principales de dispositivos de memoria flash no volátil en uso hoy en día: NOR y NAND flash. A continuación veremos las diferencias entre los dispositivos flash NAND y NOR, y exploraremos los tipos de flash NAND, incluyendo SLC, MLC y TLC.
¿Qué es la memoria flash NOR?
La memoria flash NOR se utiliza con mayor frecuencia en aplicaciones en las que es necesario escribir y leer bytes individuales de datos, y se utiliza sobre todo cuando se requieren técnicas de acceso aleatorio y de ejecución en el lugar. Como cada acceso de lectura lleva el mismo tiempo, el acceso de lectura secuencial no es más rápido que el acceso aleatorio. Los ciclos de borrado/programación a menudo pueden ser largos.
Los dispositivos flash NOR de hoy en día están disponibles con capacidades en el rango de megabits y gigabits bajos. Dependiendo del dispositivo, los bytes o sectores individuales deben borrarse antes de escribir los datos, y las velocidades de borrado/programación suelen ser inferiores a 1 MB/s.
La memoria flash NOR tiene una alta fiabilidad, y suele estar clasificada para mantener la integridad de los datos durante 20 años o más.
¿Qué es la memoria flash NAND?
La memoria flash NAND está organizada en bloques en los que se pueden escribir, leer o borrar datos. Durante las lecturas secuenciales, la latencia en la recepción del primer byte de datos es mucho mayor que con la flash NOR, pero luego los bytes secuenciales de datos se recuperan mucho más rápido que con la flash NOR. Cuando se escriben datos, se puede transferir rápidamente un bloque completo de datos al dispositivo flash NAND, y luego el bloque se escribe en una sola operación. Las velocidades efectivas de lectura y escritura, así como los tiempos de borrado de los bloques, son mucho más rápidos que los de la flash NOR.
La flash NAND es la más adecuada para los sistemas que realizan grandes accesos secuenciales a los datos, lo que se ajusta bien al uso actual como dispositivo de almacenamiento principal para los sistemas informáticos y los sistemas operativos con subsistemas de almacenamiento orientados a bloques.
Debido al diseño físico del silicio de las celdas flash, una celda flash NAND ocupa aproximadamente un 40% menos de área de silicio que una celda flash NOR, para una tecnología de proceso similar.
Memoria flash NAND SLC
La tecnología de celda de nivel único (SLC) almacena un bit de datos en cada celda. La celda almacena un 0 o un 1. La tecnología SLC ofrece la mayor fiabilidad y resistencia de las tecnologías flash NAND.
Memoria Flash NAND MLC y TLC
La tecnología de celdas de varios niveles (MLC) almacena más de un bit en cada celda, lo que da lugar a un aumento de la densidad de datos y, por tanto, a una mayor capacidad que la tecnología SLC. Hoy en día, la tecnología flash MLC de 2 bits, 3 bits e incluso 4 bits por celda es muy común. Como cada celda almacena más de un bit, el margen de tensión que separa las diferentes interpretaciones de bits de una celda se reduce, lo que hace que la tecnología MLC sea más sensible a los errores de datos cuando la tensión de carga dentro de una celda cambia con el tiempo. En consecuencia, la tecnología flash MLC tiene una resistencia mucho menor que la tecnología flash SLC.
La célula de triple nivel (TLC) es un subconjunto de MLC, específicamente para la funcionalidad de 3 bits por célula.
Figura 1: Decodificación de bits SLC, MLC, TLC
Hoy en día es cada vez más difícil conseguir unidades SSD flash NAND de alta capacidad con tecnología SLC. En su lugar, muchos proveedores están logrando la fiabilidad y la resistencia de SLC utilizando múltiples estados de bits de las matrices flash MLC para imitar la fiabilidad de las matrices flash SLC. Al utilizar varios estados de bits MLC por cada bit SLC efectivo, la capacidad efectiva de la matriz flash en modo SLC es menor que la capacidad MLC bruta.
Figura 2: Flash MLC utilizado en modo SLC
Lea más sobre los dispositivos flash NAND y NOR en nuestro libro blanco, Flash Memory Lifespan and Reliability: Examinar el impacto a largo plazo de las lecturas, la temperatura y otros factores.