Pahami perbedaan antara berbagai tingkatan Chip SSD NAND Flash SLC, MLC, TLC, QLC

Nama lengkap NAND Flash adalah Flash Memory yang termasuk dalam perangkat memori non-volatil (Non-volatile Memory Device).Ini didasarkan pada desain transistor gerbang mengambang, dan muatan diamankan melalui gerbang mengambang.Karena gerbang apung diisolasi secara listrik, maka elektron yang mencapai gerbang akan terperangkap bahkan setelah tegangan dihilangkan.Inilah alasan non-volatilitas flash.Data disimpan di perangkat tersebut dan tidak akan hilang meskipun daya dimatikan.
Menurut nanoteknologi yang berbeda, NAND Flash telah mengalami transisi dari SLC ke MLC, lalu ke TLC, dan bergerak menuju QLC.NAND Flash banyak digunakan di eMMC/eMCP, U disk, SSD, mobil, Internet of Things, dan bidang lainnya karena kapasitasnya yang besar dan kecepatan penulisan yang cepat.

SLC (nama lengkap bahasa Inggris (Single-Level Cell – SLC) adalah penyimpanan satu tingkat
Ciri khas teknologi SLC adalah lapisan oksida antara floating gate dan sumbernya lebih tipis.Saat menulis data, muatan yang tersimpan dapat dihilangkan dengan memberikan tegangan pada muatan gerbang mengambang dan kemudian melewati sumbernya.Artinya, hanya dua perubahan tegangan 0 dan 1 yang dapat menyimpan 1 unit informasi, yaitu 1 bit/sel, yang ditandai dengan kecepatan tinggi, umur panjang, dan kinerja kuat.Kerugiannya adalah kapasitasnya rendah dan biayanya tinggi.

MLC (nama lengkap bahasa Inggris Multi-Level Cell – MLC) adalah penyimpanan multi-layer
Intel (Intel) pertama kali berhasil mengembangkan MLC pada bulan September 1997. Fungsinya untuk menyimpan dua unit informasi ke dalam Floating Gate (bagian dimana muatan disimpan dalam sel memori flash), dan kemudian menggunakan muatan dengan potensi yang berbeda (Level). ), Pembacaan dan penulisan yang akurat melalui kontrol tegangan yang disimpan dalam memori.
Artinya, 2bit/sel, setiap unit sel menyimpan informasi 2bit, memerlukan kontrol tegangan yang lebih kompleks, ada empat perubahan 00, 01, 10, 11, kecepatan umumnya rata-rata, umur rata-rata, harga rata-rata, sekitar 3000—10000 kali masa pakai penghapusan dan penulisan.MLC bekerja dengan menggunakan tingkat tegangan dalam jumlah besar, setiap sel menyimpan dua bit data, dan kepadatan data relatif besar, serta dapat menyimpan lebih dari 4 nilai sekaligus.Oleh karena itu, arsitektur MLC dapat memiliki kepadatan penyimpanan yang lebih baik.

TLC (nama lengkap bahasa Inggris Trinary-Level Cell) adalah penyimpanan tiga tingkat
TLC adalah 3bit per sel.Setiap unit sel menyimpan informasi 3bit, yang dapat menyimpan 1/2 lebih banyak data daripada MLC.Ada 8 macam perubahan tegangan dari 000 ke 001 yaitu 3bit/cell.Ada juga produsen Flash yang disebut 8LC.Waktu akses yang dibutuhkan lebih lama, sehingga kecepatan transfer lebih lambat.
Keunggulan TLC adalah harganya yang murah, biaya produksi per megabyte paling rendah, dan harganya murah, namun umurnya pendek, hanya sekitar 1000-3000 masa pakai penghapusan dan penulisan ulang, namun partikel TLC SSD yang teruji berat dapat digunakan secara normal selama lebih dari 5 tahun.

QLC (nama lengkap bahasa Inggris Quadruple-Level Cell) unit penyimpanan empat lapis
QLC juga bisa disebut 4bit MLC, unit penyimpanan empat lapis, yaitu 4bit/sel.Terdapat 16 perubahan voltase, namun kapasitasnya dapat ditingkatkan sebesar 33%, sehingga performa penulisan dan masa pakai penghapusan akan semakin berkurang dibandingkan dengan TLC.Dalam uji kinerja spesifik, Magnesium telah melakukan eksperimen.Dari segi kecepatan baca, kedua antarmuka SATA bisa mencapai 540MB/S.Kinerja QLC lebih buruk dalam kecepatan tulis, karena waktu pemrograman P/E-nya lebih lama daripada MLC dan TLC, kecepatannya lebih lambat, dan kecepatan tulis berkelanjutan Dari 520MB/dtk menjadi 360MB/dtk, kinerja acak turun dari 9500 IOPS menjadi 5000 IOPS, kerugian hampir setengahnya.

PS: Semakin banyak data yang disimpan di setiap unit Sel, semakin tinggi kapasitas per satuan luas, tetapi pada saat yang sama, hal ini menyebabkan peningkatan status tegangan yang berbeda, yang lebih sulit dikendalikan, sehingga stabilitas chip NAND Flash menjadi lebih buruk, dan umur layanan menjadi lebih pendek, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri.

(Kehidupan baca dan tulis NAND Flash hanya untuk referensi)
Tidak sulit untuk melihat bahwa performa keempat jenis memori flash NAND berbeda.Biaya per unit kapasitas SLC lebih tinggi dibandingkan jenis partikel memori flash NAND lainnya, namun waktu penyimpanan datanya lebih lama dan kecepatan membaca lebih cepat;QLC memiliki kapasitas lebih besar dan biaya lebih rendah, namun karena keandalan dan umur panjangnya yang rendah, Kekurangan dan kekurangan lainnya masih perlu dikembangkan lebih lanjut.

Dilihat dari biaya produksi, kecepatan baca tulis, dan masa pakai, peringkat keempat kategori tersebut adalah:
SLC>MLC>TLC>QLC;
Solusi utama saat ini adalah MLC dan TLC.SLC terutama ditujukan untuk aplikasi militer dan perusahaan, dengan penulisan berkecepatan tinggi, tingkat kesalahan rendah, dan daya tahan lama.MLC terutama ditujukan untuk aplikasi tingkat konsumen, kapasitasnya 2 kali lebih tinggi dari SLC, berbiaya rendah, cocok untuk USB flash drive, ponsel, kamera digital dan kartu memori lainnya, dan juga banyak digunakan pada SSD tingkat konsumen saat ini .

Memori flash NAND dapat dibagi menjadi dua kategori: struktur 2D dan struktur 3D menurut struktur spasial yang berbeda.Transistor gerbang mengambang terutama digunakan untuk FLASH 2D, sedangkan flash 3D terutama menggunakan transistor CT dan gerbang mengambang.Merupakan semikonduktor, CT merupakan isolator, keduanya berbeda sifat dan prinsipnya.Perbedaannya adalah:

Struktur 2D NAND Flash
Struktur 2D sel memori hanya disusun pada bidang XY chip, jadi satu-satunya cara untuk mencapai kepadatan yang lebih tinggi dalam wafer yang sama menggunakan teknologi flash 2D adalah dengan mengecilkan node proses.
Kelemahannya adalah kesalahan dalam flash NAND lebih sering terjadi pada node yang lebih kecil;selain itu, terdapat batasan node proses terkecil yang dapat digunakan, dan kepadatan penyimpanannya tidak tinggi.

Struktur 3D NAND Flash
Untuk meningkatkan kepadatan penyimpanan, produsen telah mengembangkan teknologi 3D NAND atau V-NAND (vertical NAND), yang menumpuk sel memori di bidang Z pada wafer yang sama.

Dalam flash 3D NAND, sel memori dihubungkan sebagai string vertikal, bukan string horizontal di 2D NAND, dan membangun dengan cara ini membantu mencapai kepadatan bit yang tinggi untuk area chip yang sama.Produk Flash 3D pertama memiliki 24 lapisan.