Există două tipuri principale de dispozitive de memorie flash nevolatilă utilizate în prezent: NOR și NAND flash. Mai jos analizăm diferențele dintre dispozitivele flash NAND și NOR și explorăm tipurile de NAND flash, inclusiv SLC, MLC și TLC.
Ce este memoria flash NOR?
NOR flash este cel mai adesea utilizat în aplicații în care trebuie să se scrie și să se citească octeți individuali de date și este cel mai adesea utilizat în cazul în care sunt necesare tehnici de acces aleatoriu și de acces de tip execute-in-place. Deoarece fiecare acces la citire durează același timp, accesul secvențial la citire nu este mai rapid decât accesul aleatoriu. Ciclurile de ștergere/programare pot fi deseori lungi.
Dispozitivele flash NOR de astăzi sunt disponibile cu capacități de ordinul megabiturilor și al gigabiturilor mici. În funcție de dispozitiv, octeți sau sectoare individuale trebuie șterse înainte de a scrie date, cu viteze de ștergere/programare de obicei sub 1 MB/s.
NOR flash are o fiabilitate ridicată și este de obicei evaluat pentru a menține integritatea datelor timp de 20 de ani sau mai mult.
Ce este NAND Flash?
NAND flash este aranjat în blocuri în care datele pot fi scrise, citite sau șterse. În timpul citirilor secvențiale, latența de primire a primului octet de date este mult mai mare decât în cazul flash-ului NOR, dar apoi octeții secvențiali de date sunt recuperați mult mai rapid decât în cazul flash-ului NOR. La scrierea datelor, un bloc complet de date poate fi transferat rapid către dispozitivul NAND flash, iar apoi blocul este scris într-o singură operațiune. Vitezele efective de citire și scriere, precum și timpii de ștergere a blocurilor, sunt mult mai rapide decât NOR Flash.
NAND flash este cel mai bine adaptat pentru sistemele care efectuează accesări secvențiale mari de date, ceea ce se potrivește bine cu utilizarea actuală ca dispozitiv principal de stocare pentru sistemele de calcul și sistemele de operare cu subsisteme de stocare orientate pe blocuri.
Datorită designului fizic de siliciu al celulelor flash, o celulă flash NAND ocupă o suprafață de siliciu cu aproximativ 40% mai mică decât o celulă flash NOR, pentru o tehnologie de procesare similară.
Memorie flash NAND SLC
Tehnologia SLC (Single Level Cell) stochează un bit de date în fiecare celulă. Celula stochează fie un 0, fie un 1. Tehnologia SLC oferă cea mai mare fiabilitate și rezistență dintre tehnologiile NAND flash.
MLC și TLC NAND Flash Memory
Tehnologia MLC (Multi-Level Cell) stochează mai mult de un bit în fiecare celulă, ceea ce duce la o creștere a densității de date și, astfel, la o capacitate mai mare decât tehnologia SLC. În prezent, tehnologia flash MLC de 2 biți, 3 biți și chiar 4 biți pe celulă este foarte răspândită. Deoarece fiecare celulă stochează mai mult de un singur bit, marja de tensiune care separă diferitele interpretări de bit ale unei celule este redusă, ceea ce face ca tehnologia MLC să fie mai sensibilă la erorile de date atunci când tensiunea de încărcare dintr-o celulă se modifică în timp. În consecință, tehnologia flash MLC are o anduranță mult mai mică decât tehnologia flash SLC.
Triple Level Cell (TLC) este un subset al MLC, special pentru funcționalitatea de 3 biți pe celulă.
Figura 1: Decodarea biturilor SLC, MLC, TLC
În prezent, devine din ce în ce mai dificil să se obțină SSD-uri flash NAND de mare capacitate cu tehnologie SLC. În schimb, mulți furnizori obțin fiabilitatea și rezistența SLC folosind mai multe stări de biți ale rețelelor flash MLC pentru a imita fiabilitatea rețelelor flash SLC. Prin utilizarea mai multor bit-states MLC pentru fiecare bit SLC efectiv, capacitatea efectivă a matricei flash în modul SLC este mai mică decât capacitatea MLC brută.
Figura 2: Flash MLC utilizat în modul SLC
Citește mai multe despre dispozitivele flash NAND și NOR în cartea noastră albă, Flash Memory Lifespan and Reliability: Examinarea impactului pe termen lung al citirilor, al temperaturii și al altor factori.