Det finns två primära typer av icke-flyktiga flashminnesenheter som används idag: NOR- och NAND-flash. Nedan tittar vi på skillnaderna mellan NAND- och NOR-flash-enheter och utforskar typer av NAND-flash, inklusive SLC, MLC och TLC.
Vad är NOR-flashminne?
NOR-flash används oftast i tillämpningar där enskilda bytes av data måste skrivas och läsas, och används oftast där tekniker för slumpmässig åtkomst och åtkomst med exekvering på plats krävs. Eftersom varje lästillgång tar lika lång tid är sekventiell lästillgång inte snabbare än slumpmässig åtkomst. Radering/programcykler kan ofta vara långa.
Dagens NOR-flash-enheter finns tillgängliga med kapacitet på megabit och låga gigabit. Beroende på enheten måste enskilda bytes eller sektorer raderas innan data skrivs, och raderings-/programhastigheterna är vanligtvis lägre än 1 MB/s.
NOR-flash har hög tillförlitlighet och är vanligtvis klassad för att bibehålla dataintegriteten i 20 år eller mer.
Vad är NAND-flash?
NAND-flash är ordnat i block i vilka data kan skrivas, läsas eller raderas. Vid sekventiell läsning är väntetiden för att ta emot den första byte av data mycket högre än med NOR flash, men sedan hämtas sekventiella byte av data mycket snabbare än med NOR flash. När data skrivs kan ett helt block av data överföras snabbt till NAND-flash-enheten, och sedan skrivs blocket i en enda operation. De effektiva läs- och skrivhastigheterna, liksom raderingstiderna för block, är mycket snabbare än NOR Flash.
NAND flash lämpar sig bäst för system som utför stora sekventiella dataåtkomster, vilket stämmer väl överens med dagens användning som huvudlagringsenhet för datorsystem och operativsystem med blockorienterade lagringsundersystem.
På grund av flashcellernas fysiska kiselkonstruktion upptar en NAND-flashcell cirka 40 % mindre kiselyta än en NOR-flashcell, för en liknande processteknik.
SLC NAND-flashminne
Single Level Cell (SLC)-teknik lagrar en bit data i varje cell. Cellen lagrar antingen 0 eller 1. SLC-tekniken erbjuder den högsta tillförlitligheten och uthålligheten bland NAND-flashteknikerna.
MLC- och TLC-NAND-flashminne
MLC-tekniken (Multi-Level Cell) lagrar mer än en bit i varje cell, vilket leder till en ökad datatäthet och därmed högre kapacitet än SLC-tekniken. I dag är det mycket vanligt med MLC-flashteknik med 2, 3 och till och med 4 bitar per cell. Eftersom varje cell lagrar mer än bara en bit minskar spänningsmarginalen som skiljer cellens olika bittolkningar åt, vilket gör att MLC-tekniken är känsligare för datafel när laddningsspänningen i en cell förändras över tiden. Följaktligen har MLC-flashtekniken mycket lägre uthållighet än SLC-flashtekniken.
Triple Level Cell (TLC) är en delmängd av MLC, särskilt för funktionalitet med 3 bitar per cell.
Figur 1: SLC-, MLC-, TLC-bitsavkodning
I dag blir det allt svårare att få tag på NAND-flash-SSD-diskar med SLC-teknik med hög kapacitet. Istället uppnår många leverantörer SLC-pålitlighet och uthållighet genom att använda flera bit-states av MLC-flashmatriser för att efterlikna tillförlitligheten hos SLC-flashmatriser. Genom att använda flera MLC-bittillstånd per effektiv SLC-bit är den effektiva kapaciteten hos flashmatrisen i SLC-läge mindre än den råa MLC-kapaciteten.
Figur 2: MLC-flash som används i SLC-läge
Läs mer om NAND- och NOR-flash-enheter i vårt vitboksarbete, Flash Memory Lifespan and Reliability: Undersökning av de långsiktiga effekterna av läsning, temperatur och andra faktorer.