2017. november 20., hétfő

SLC, MLC, TLC – Mit jelent?

  • (p)
Írta: Oliverda | Utoljára frissítve: 2014-11-19 23:10

Hirdetés

Az SSD-k fejlődéstörténetét nyomon követők minden bizonnyal még emlékeznek az első, SLC (single-level cell) alapú meghajtókra, amiket nem sokkal később követtek az MLC-re (multi-level cell) épülő olcsóbb darabok. A kettő közötti különbség első hallásra meglehetősen egyszerűen hangzik: az SLC cellánként egyetlen bitet, míg az MLC cellánként kettőt tárol. Mivel az SLC adott területen kevesebb adatot képes eltárolni, így gyorsabb is, mert a cella értékének megállapítása kevesebb időt vesz igénybe, ráadásul emellett az élettartama is hosszabb, mint az MLC-é.

Ennek oka, hogy egyetlen bithez (0, 1) csupán két feszültségi jellemző társul (alacsony és magas), melyek meghatározása jóval könnyebb, ezzel együtt pedig gyorsabb. Az MLC két bitjéhez (00, 01, 10, 11) már összesen négy érték szükséges, azaz az adott intervallumot négy részre kell osztani, ergo pontosabb, többlépcsős feszültségek szükségesek a tárolt bitek állapotának meghatározásához.

A továbbiak megértéséhez a fenti kis rajzon keresztül próbálunk mankót nyújtani, ahol elsősorban a nyilak szárai által keresztezett szürke csíkra kell fókuszálni. A nagyjából mindössze 10 nanométer vastagságú szilíciumdioxid réteg minden egyes programozási ciklussal veszít képességeiből, a kötések lazulni kezdenek, amitől az elektronok idővel bent rekedhetnek. Ezzel a szilíciumdioxid töltése lassan megváltozik, aminek egyenes következménye, hogy a bitek programozáshoz szükséges feszültségek határai eltolódnak. Ezt követően a cellák törléséhez már nagyobb feszültségre lesz szükség, ami csak további olaj a tűzre. A folyamat legvégén óhatatlan lesz az adott cella használatának mellőzése, azaz teljes kizárása.

A TLC (triple-level cell) vagy másnéven 3-bit MLC még tovább megy, ugyanis egy ilyen típusú cella már három bitet tud tárolni, így például az SLC-hez képest egységnyi területen megtriplázza az elérhető tárkapacitást, míg az MLC-hez viszonyítva 50%-kal több adatot képes eltárolni. A feljebb vázolt sémát követi a TLC: A cellában helyet kapott három bitnek kombinálva összesen nyolc különböző állapota lehet, melyek mindegyikéhez egy-egy feszültség tartozik: 000, 001, 010, 100, 011, 101, 110, 111.

Mivel a feszültségtartomány fix, így azt ebben az esetben még kisebb szeletekre kell darabolni, ami még pontosabb értékeket kíván meg a tökéletes programozáshoz. Ebből következik, hogy az adott cella még korábban elhasználódhat, ugyanis kisebb a nyolc feszültségtartomány közötti terület, ahova a szilíciumdioxid réteg „kopásának” következtében még hiba nélkül ki tud „futni” a vezérlés. Ezen kívül, ha egy cella 3 bitnyi adatot tárol, akkor a programozási műveletek is gyakoribbak lehetnek benne, hisz egyetlen bit módosításához (pl.: 000->001) is ugyanazt a műveletet igényli, mintha mindhárom módosításra kerülne (pl.: 010->101).

A különböző 20 nanométeres osztályú NAND típusok jellemzői (becsült értékek)
NAND típus SLC MLC TLC (3-bit MLC)
Cellánkénti bitek száma 1 2 3
Max. programozási ciklus 100 000 3000 1000
Olvasási idő 25 µs 50 µs 75 µs
Írási idő 200-300 µs 600-1200 µs 900-1600 µs
Törlési idő 1,5-2 ms 2-3 ms 4,5-5 ms

A fenti táblázatból jól kivehető, hogy a TLC (vagy 3-bit MLC) az MLC-hez képest nagyjából harmadannyi programozási (írás/törlés) ciklust képes elviselni. Ezen felül a különböző műveletek elvégzéséhez szükséges idő is tovább nőtt, ami elsőre szintén nem hangzik túl jól. Egyébiránt ez utóbbi szintén növekedhet egy szimpla csíkszélesség-csökkentéssel is. Erre jó példát nyújtanak az Intel által korábban publikált adatok, ugyanis 34 nanométerről 25-re ugorva az írási késleltetés az elődhöz képest 900 µs-ról 1200 µs-ra emelkedett, míg egy teljes blokk törlési késleltetése 2 µs-ról 3 µs-ra nőtt az MLC lapkák esetében.

Egy szó mint száz, az MLC-hez hasonlóan a TLC egyetlen pozitív tulajdonsága az egységnyi területre eső tárkapacitás növelése. Ezt kétféle formában hasznosíthatják a gyártók: azonos területen nagyobb tárkapacitás vagy azonos kapacitás kisebb területen. Mindkettő a csíkszélesség-csökkentéshez hasonlóan olcsóbb előállítást tesz lehetővé, melynek mértéke az MLC-hez képest nagyjából 30-40% közé tehető. Fontos megemlíteni, hogy a megoldás korántsem újkeletű, hisz egyes pendrive-okban, memóriakártyákon vagy hordozható médialejátszókban már régóta ott lapul a helytakarékosabb, cellánkénti 3 bit. Utóbbiakkal szemben az SSD-k világába csak a közelmúltban kezdtek beszivárogni az első, TLC-vel szerelt megoldások.

Ha pontatlanságot találsz a cikkben, kérjük, írd meg a szerzőnek!
A bejegyzés utolsó frissítésének időpontja: 2014-11-19 23:10

Hirdetés

Hirdetés

Copyright © 2000-2017 PROHARDVER Informatikai Kft.