Память nand

NOR и NAND память в SSD

Память nand
НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

Звездный бульвар, дом 19к1 Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

ул. Ленинская Слобода, дом 26 стр. 2 Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

МО, Мытищинский район, Сгонниковский с/о, 1-й км Алтуфьевского ш, вл. 2 Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Балашиха

шоссе Энтузиастов, дом 54а Балашиха, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Воронеж

ул. Средне-Московская д.32Б Воронеж, Россия

+7 (473) 206-65-50 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Долгопрудный

ул. Первомайская, дом 17 Долгопрудный, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

Каширское шоссе, дом 96 корпус 1 Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Королёв

проспект Космонавтов, дом 34Б Королёв, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Красногорск

ул. Дачная, 11а Красногорск, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

Рублёвское ш., д. 52А Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Люберцы

улица Инициативная, дом 7Б Люберцы, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

Люблинская ул, д. 169к2 Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Мытищи

ул. Селезнева, 33 Мытищи, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Одинцово

Московская область, Одинцовский район, городское поселение Лесной городок, поселок ВНИИССОК, улица Кленовая, владение 1 Одинцово, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Омск

ул.5-я Линия, д. 157-А Омск, Россия

+7 (3812) 90-50-60 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Реутов

ул. Южная, дом 10А Реутов, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

Ивантеевская улица, дом 25А Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Саратов

улица Чапаева, 59, ТД Центральный (1-й этаж) Саратов, Россия

+7 (8452) 30-93-49 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Тверь

улица Вагжанова, дом 21 Тверь, Россия

+7 (4822) 78-17-14 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

Новоясеневский проспект вл 2а стр 1 Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Химки

Ленинградская улица, вл16Б Химки, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru НИКС – Компьютерный Супермаркет г. Москва

Россошанский проезд, дом 3 Москва, Россия

+7 (495) 974-3333 order@nix.ru

X

Магазины Доставка по РФ

Город

Область

Ваш город – ?

От выбранного города зависят цены, наличие товара и
способы доставки

короткая ссылка на новость: следующая новость | предыдущая новость
Существует два основных типа Flash-памяти: NOR и NAND. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые и определяют области использования каждой технологии. Их основные характеристики представлены в таблице.
Высокоскоростной доступДаДа
Режим постраничного доступаНетДа
Режим случайного доступаДаНет
Типичное использованиеПамять для сетевых устройствХранение информации

Память NOR, названная так в честь особой разметки данных (Not OR – логическое Не-ИЛИ), является высокоскоростной памятью Flash. Память NOR предоставляет возможность высокоскоростного, случайного доступа к информации, и обладает способностью записывать и считывать данные в определенном месте без необходимости обращаться к памяти последовательно. В отличие от NAND памяти, память NOR позволяет обращаться к данным размером до одного байта. Технология NOR выигрывает в ситуациях, когда данные случайным образом записываются или читаются. Поэтому NOR чаще всего встраивают в сотовые телефоны (для хранения операционной системы) и планшеты, а также используется в компьютерах для хранения BIOS.

NAND память была изобретена после NOR, и также названа в честь особой разметки данных (Not AND – логическое Не-И). NAND память записывает и считывает данные с высокой скоростью, в режиме последовательного чтения, упорядочивая данные в небольшие блоки (страницы).

Память NAND может считывать и записывать информацию постранично, однако не может обращаться к конкретному байту, как NOR.

Поэтому NAND обычно используют в твердотельных накопителях (SSD), аудио и видео проигрывателях, телевизионных приставках, цифровых камеры, мобильных телефонах (для хранения пользовательской информации) и других устройствах, в которых данные, как правило, записываются последовательно.

Например, большинство цифровых камер используют память на основе технологии NAND, так как изображения снимаются и записываются последовательно. Технология NAND является более эффективной еще и при чтении, так как она способна передавать целые страницы данных очень быстро.

Как последовательная память, NAND идеальна для хранения данных. Цена на SSD с использованием NAND меньше, чем с NOR, а микросхемы NAND обладают большей плотностью информации на матрицу. Память, которая хранит один бит на ячейку, называется Single-Level Cell (SLC) Flash.

Источник: НИКС – Компьютерный Супермаркетподписаться   |   обсудить в ВК   |   

Источник: https://www.nix.ru/computer_hardware_news/hardware_news_viewer.html?id=177980

Принцип работы NAND-памяти

Память nand

Современные мобильные гаджеты, повышение быстродействия компьютерных систем и производство недорогих, но быстрых накопителей для хранения большого объема информации напрямую связано с микросхемами памяти.

В быстродействующих устройствах хранения данных используются микросхемы флеш-памяти. Анонсировали их в 1988-89 году, когда компании Intel и Toshiba представили память с архитектурой NOR (Intel) и NAND (Toshiba). Именно вторая разновидность стала наиболее популярной, так как имела больше возможностей для миниатюризации. Почему, сейчас разберемся.

Основой всей технологии флеш-памяти, в том числе и NAND, является полевой транзистор с плавающим затвором. В общем случае его структура выглядит так:

Перед нами обычный полевой транзистор, у которого, помимо управляющего, появился еще один затвор. Так вот в этом затворе, называющемся «плавающий», как раз и кроется вся особенность технологии.

Дело в том, что этот затвор и полупроводник, представляющий собой канал транзистора между стоком и истоком, разделяет тонкий слой диэлектрика. Электроны воздействии положительного напряжения к затвору, смогут не только направиться по своему обычному пути внутри полупроводника, но и «перескочить» с помощью инжекции или туннелирования через слой диэлектрика в плавающий затвор.

Разумеется, так смогут сделать не все электроны, а только их часть — те, которые получили большую энергию. При этом они не пробивают слой диэлектрика в физическом смысле, а в соответствии со своими квантово-волновыми свойствами «перепрыгивают» сразу в плавающий затвор. Вернуться обратно «перепрыгнувшие» электроны не могут, так как у них для этого не хватает энергии.

То есть, мы можем подать напряжение и тем самым «затащить» электроны в плавающий затвор.

Они там останутся,  когда мы включим транзистор в следующий раз ­— заряд, сосредоточенный на плавающем затворе окажет влияние на расположенный под ними канал между стоком и истоком: пропустит или не пропустит ток через транзистор независимо от напряжения на управляющем затворе. В самом простом случае мы получаем два состояния — ток есть или тока нет. Ноль и единицу. Что нам и требовалось.

Причем это состояние может сохраняться достаточно долго. Конечно, это время не бесконечно. Постепенно заряд на «плавающем» затворе потеряется. Но этого времени вполне достаточно для хранения информации в реальных условиях применения, так как речь идет о годах.

Разумеется, записанную информацию, то есть, заряд на плавающем затворе, можно стереть.

Для этого достаточно подать на управляющий затвор напряжение обратной полярности, чтобы электроны смогли покинуть плавающий затвор и вернулись в проводящий канал транзистора.

До этого времени заряд и логическое состояние транзистора сохраняется из-за того, что энергии электронов недостаточно для преодоления потенциального и физического барьера в виде тонкого слоя диэлектрика.

В процессе развития и миниатюризации технология изготовления полевых транзисторов с плавающим затвором менялась и совершенствовалась.

Если первые элементы памяти создавали в планарном виде на поверхности кристалла, то сейчас используется технология 3D NAND или V-NAND (разные маркетинговые названия), в которой структура транзистора сформирована не на горизонтальной плоскости, а на вертикальной.

Это позволяет экономить площадь и увеличивать объем памяти, который размещается в одной микросхеме. Принцип работы транзистора при этом остается прежним.

Кроме того, сейчас используют не только металлические плавающие затворы. Появились технологии изготовления кристаллов микросхем, повышающие их надежность и позволяющие удерживать заряд в течение большего времени.

Например, компания Samsung использует для захвата зарядов и работы в качестве «плавающего затвора» изолированные области из непроводящего материала нитрида кремния SiN. Они называются 3D Charge Trap Flash — «ловушки заряда».

Их применение увеличивает срок хранения заряда, а, следовательно, и информации в ячейке, а также делает микросхемы экономичнее в плане энергопотребления.

Транзисторы с плавающим затвором соединяются в матрицы, хранящие слова данных по нужным адресам, разными способами. Основными являются NAND и NOR. Эти аббревиатуры представляют собой сокращения словосочетаний «Not AND» и «Not OR» — соответственно «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ».

Схематично способ построения матриц в двух случаях выглядит так:

Как видите из представленных схем, построение матрицы по схеме NOR удобно тем, что можно просто получить доступ к любой конкретной ячейке и записать информацию именно в нее. В случае с NAND несколько одиночных ячеек памяти соединены последовательно и для того, чтобы записать состояние «ноля» в одну из них, надо, чтобы все другие были открыты и пропускали ток.

Именно по этой причине стирание информации в микросхемы NAND-памяти производится поблочно, а для того, чтобы записать новые данные, обновляют информацию сразу для множества ячеек (осуществляют запись «постранично»).

Но зато такая схемотехника позволила значительно упростить топологию и сократить размеры ячеек памяти на кристалле. Поэтому в современной микроэлектронике именно NAND-память является основной.

И когда вы покупаете новый SSD-диск, то в нем стоят именно микросхемы с NAND-памятью.

Небольшими размерами преимущества ячеек NAND-памяти не ограничивается.  Еще один интересный и полезный момент заключается в том, что в них можно записать не один, а несколько (до четырех) битов информации.

Теоретически можно и больше, но пока реально можно говорить только о четырех, так как дальше начинаются серьезные технические сложности.

Тем не менее, на мероприятии Flash Memory Summit 2019 представители компании Toshiba уже представили идею записи по пять бит данных в каждую ячейку. Но пока до практического применения дело ещё не дошло.

Разберемся, как работает запись нескольких бит информации в одну ячейку.

Транзистор с плавающим затвором представляет собой элемент, который может находиться не только в двух состояниях — закрытом и открытом, но и в промежуточных.

Фактически это аналоговый элемент, способный пропускать по цепи сток-исток ток разной величины в зависимости от того, какой заряд имеется на затворах и какое поле им создается.

Это значит, что можно «загнать» в плавающий затвор (в 3D NAND — в «ловушку зарядов») столько электронов, сколько понадобится, чтобы пропускать определенный ток через транзистор при определенном значении порогового напряжения.

Таких пороговых напряжений может быть несколько, так как есть возможность накопить заряд больше или меньше — столько, сколько потребуется, чтобы в ячейке записалась нужная информация.

Далее, подавая на транзистор напряжение и контролируя ток, можно судить о его состоянии, то есть о том, какие данные он хранит.

Отсюда и возникают ячейки памяти, в которых хранится не один бит информации, а больше, вплоть до четырех. Поэтому вся память делится на две категории: SLC (сокращение от Single Level Cell — одноуровневые ячейки) и MLC (Multi Level Cell — многоуровневые ячейки).

С SLC-ячейками все просто. Это классические элементы памяти, которые хранят один бит с двумя состояниями, одно из которых соответствует заряженному затвору, а второе — разряженному.

MLC-ячейки в свою очередь подразделяются на:

  • MLC-ячейки. Это элементы памяти, в которых может храниться два бита информации. Соответственно, для этого надо точно фиксировать четыре режима работы транзистора, чтобы понять, какая из четырех комбинаций данных хранится — 00, 01, 10, 11.
  • TLC-ячейки. TLC — сокращение от Triple Level Cell, трехуровневая ячейка. В них может храниться три бита данных, а, следовательно, потребуется точно фиксировать уже восемь режимов работы транзистора.
  • QLC-ячейки. QLC — сокращение от Quad Level Cell, четырехуровневая ячейка. В ней помещается уже четыре бита данных. Но при этом надо фиксировать уже 16 режимов работы транзистора.

Такое увеличение плотности записи с одной стороны повышает объемы накопителей. Но с другой снижается надежность, так как требуется высокая точность записи состояния и последующего чтения данных.

Увеличивается и время, которое тратится на чтение и запись данных, так как надо понять, в каком из 4, 8 или 16 режимов находится транзистор.

Чтобы еще больше увеличить плотность хранения данных в одной ячейке и перейти на хранение пяти бит информации, потребуется контролировать уже 32 режима работы транзистора. Учитывая, что питание микросхем составляет единицы вольт, речь идет о том, чтобы соблюдать точность измерения и установки пороговых напряжений в сотые доли вольта. И это только одна из сложностей, которые надо решить.

Кроме того, надо решать такие задачи, как коррекция ошибок, надежность и количество циклов записи/чтения.

Последняя проблема — одна из наиболее критичных, так как запись и чтение данных приводит к износу и уменьшению слоя диэлектрика между плавающим затвором и полупроводниковым каналом транзистора, а, следовательно, к выходу из строя ячейки.

Именно этот момент является определяющим для времени безотказной работы памяти. Но, вполне возможно, что инженеры скоро найдут решение, позволяющее сделать следующий шаг в увеличении плотности записи. Тогда появятся еще более объемные твердотельные накопители  по низкой цене.

Источник: https://club.dns-shop.ru/blog/t-101-ssd-nakopiteli/36168-printsip-rabotyi-nand-pamyati/

Технологии флэш-памяти

Память nand

Современному человеку нравится быть мобильным и иметь при себе различные высокотехнологичные гаджеты (англ. gadget — устройство), облегчающие жизнь, да что там скрывать, делающие ее более насыщенной и интересной.

И появились-то они всего за 10-15 лет! Миниатюрные, легкие, удобные, цифровые… Всего этого гаджеты достигли благодаря новым микропроцессорным технологиям, но все же больший вклад был сделан одной замечательной технологией хранения данных, о которой сегодня мы и будем говорить. Итак, флэш-память.

Бытует мнение, что название FLASH применительно к типу памяти переводится как «вспышка». На самом деле это не совсем так. Одна из версий его появления говорит о том, что впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем.

Вообще, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш-память с архитектурой NOR. Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND, которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш. Собственно, сейчас можно сказать, что это два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства.

В этой статье мы попытаемся понять их устройство, принцип работы, а также рассмотрим различные варианты практического использования.

NOR

Поскольку память с такой организацией считается первой представительницей семейства Flash, с нее и начнем. Схема логического элемента, собственно давшего ей название (NOR — Not OR — в булевой математике обозначает отрицание «ИЛИ»), приведена на рисунке.

С помощью нее осуществляется преобразование входных напряжений в выходные, соответствующие «0» и «1». Они необходимы, потому что для чтения/записи данных в ячейке памяти используются различные напряжения. Схема ячейки приведена на рисунке ниже.

Она характерна для большинства флэш-чипов и представляет из себя транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются так называемые «сток» и «исток».

При программировании между ними, вследствие воздействия положительного поля на управляющем затворе, создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет.

Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.

В технологиях различных производителей этот принцип работы может отличаться по способу подачи тока и чтению данных из ячейки. Хочу также обратить ваше внимание на то, что в структуре флэш-памяти для хранения 1 бита информации задействуется только один элемент (транзистор), в то время как в энергозависимых типах памяти для этого требуется несколько транзисторов и конденсатор.

Это позволяет существенно уменьшить размеры выпускаемых микросхем, упростить технологический процесс, а, следовательно, и снизить себестоимость. Но и один бит далеко не предел: Intel уже выпускает память StrataFlash, каждая ячейка которой может хранить по 2 бита информации.

Кроме того, существуют пробные образцы, с 4-х и даже 9-битными ячейками! В такой памяти используются технология многоуровневых ячеек. Они имеют обычную структуру, а отличие заключается в том, что заряд их делится на несколько уровней, каждому из которых в соответствие ставится определенная комбинация бит.

Теоретически прочитать/записать можно и более 4-х бит, однако, на практике возникают проблемы с устранением шумов и с постепенной утечкой электронов при продолжительном хранении. Вообще, у существующих сегодня микросхем памяти для ячеек характерно время хранения информации, измеряемое годами и число циклов чтения/записи — от 100 тысяч до нескольких миллионов.

Из недостатков, в частности, у флэш-памяти с архитектурой NOR стоит отметить плохую масштабируемость: нельзя уменьшать площадь чипов путем уменьшения размеров транзисторов. Эта ситуация связана со способом организации матрицы ячеек: в NOR архитектуре к каждому транзистору надо подвести индивидуальный контакт. Гораздо лучше в этом плане обстоят дела у флэш-памяти с архитектурой NAND.

NAND

NAND — Not AND — в той же булевой математике обозначает отрицание «И». Отличается такая память от предыдущей разве что логической схемой.

Устройство и принцип работы ячеек у нее такой же, как и у NOR. Хотя, кроме логики, все-таки есть еще одно важное отличие — архитектура размещения ячеек и их контактов. В отличие от вышеописанного случая, здесь имеется контактная матрица, в пересечениях строк и столбцов которой располагаются транзисторы.

Это сравнимо с пассивной матрицей в дисплеях 🙂 (а NOR — с активной TFT). В случае с памятью такая организация несколько лучше — площадь микросхемы можно значительно уменьшить за счет размеров ячеек.

Недостатки (куда уж без них) заключаются в более низкой по сравнению с NOR скорости работы в операциях побайтового произвольного доступа.

Существуют еще и такие архитектуры как: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) и пр. Принципиально нового ничего они не представляют, а лишь комбинируют лучшие свойства NAND и NOR.

И все же, как бы там ни было, NOR и NAND на сегодняшний день выпускаются на равных и практически не конкурируют между собой, потому как в силу своих качеств находят применение в разных областях хранения данных. Об этом и пойдет далее речь…

Где нужна память…

Сфера применения какого-либо типа флэш-памяти зависит в первую очередь от его скоростных показателей и надежности хранения информации. Адресное пространство NOR-памяти позволяет работать с отдельными байтами или словами (2 байта). В NAND ячейки группируются в небольшие блоки (по аналогии с кластером жесткого диска).

Из этого следует, что при последовательном чтении и записи преимущество по скорости будет у NAND. Однако с другой стороны NAND значительно проигрывает в операциях с произвольным доступом и не позволяет напрямую работать с байтами информации.

К примеру, для изменения одного байта требуется:

  1. считать в буфер блок информации, в котором он находится
  2. в буфере изменить нужный байт
  3. записать блок с измененным байтом обратно

Если еще ко времени выполнения перечисленных операций прибавить задержки на выборку блока и на доступ, то получим отнюдь неконкурентоспособные с NOR показатели (отмечу, что именно для случая побайтовой записи).

Другое дело последовательная запись/чтение — здесь NAND наоборот показывает значительно более высокие скоростные характеристики.

Поэтому, а также из-за возможностей увеличения объема памяти без увеличения размеров микросхемы, NAND-флэш нашел применение в качестве хранителя больших объемов информации и для ее переноса. Наиболее распространенные сейчас устройства, основанные на этом типе памяти, это флэшдрайвы и карты памяти.

Что касается NOR-флэша, то чипы с такой организацией используются в качестве хранителей программного кода (BIOS, RAM карманных компьютеров, мобилок и т. п.), иногда реализовываются в виде интегрированных решений (ОЗУ, ПЗУ и процессор на одной мини-плате, а то и в одном чипе).

Удачный пример такого использования — проект Gumstix: одноплатный компьютер размером с пластинку жвачки. Именно NOR-чипы обеспечивают требуемый для таких случаев уровень надежности хранения информации и более гибкие возможности по работе с ней. Объем NOR-флэш обычно измеряется единицами мегабайт и редко переваливает за десятки.

И будет флэш…

Безусловно, флэш — перспективная технология. Однако, несмотря на высокие темпы роста объемов производства, устройства хранения данных, основанные на ней, еще достаточно дороги, чтобы конкурировать с жесткими дисками для настольных систем или ноутбуков.

В основном, сейчас сфера господства флэш-памяти ограничивается мобильными устройствами. Как вы понимаете, этот сегмент информационных технологий не так уж и мал. Кроме того, со слов производителей, на нем экспансия флэш не остановится.

Итак, какие же основные тенденции развития имеют место в этой области.

Во-первых, как уже упоминалось выше, большое внимание уделяется интегрированным решениям. Причем проекты вроде Gumstix лишь промежуточные этапы на пути к реализации всех функций в одной микросхеме.

https://www.youtube.com/watch?v=Bz7qUUc3eD4

Пока что, так называемые on-chip (single-chip) системы представляют собой комбинации в одном чипе флэш-памяти с контроллером, процессором, SDRAM или же со специальным ПО.

Так, например, Intel StrataFlash в сочетании с ПО Persistent Storage Manager (PSM) дает возможность использовать объем памяти одновременно как для хранения данных, так и для выполнения программного кода. PSM по сути дела является файловой системой, поддерживающейся ОС Windows CE 2.1 и выше.

Все это направлено на снижение количества компонентов и уменьшение габаритов мобильных устройств с увеличением их функциональности и производительности. Не менее интересна и актуальна разработка компании Renesas — флэш-память типа superAND с встроенными функциями управления.

До этого момента они реализовывались отдельно в контроллере, а теперь интегрированы прямо в чип. Это функции контроля бэд-секторов, коррекции ошибок (ECC — error check and correct), равномерности износа ячеек (wear leveling).

Поскольку в тех или иных вариациях они присутствуют в большинстве других брендовых прошивок внешних контроллеров, давайте вкратце их рассмотрим. Начнем с бэд-секторов. Да, во флэш-памяти они тоже встречаются: уже с конвейера сходят чипы, имеющие в среднем до 2% нерабочих ячеек — это обычная технологическая норма.

Но со временем их количество может увеличиваться (окружающую среду в этом винить особо не стоит — электромагнитное, физическое (тряска и т. п.) влияние флэш-чипу не страшно). Поэтому, как и в жестких дисках, во флэш-памяти предусмотрен резервный объем. Если появляется плохой сектор, функция контроля подменяет его адрес в таблице размещения файлов адресом сектора из резервной области.

Собственно, выявлением бэдов занимается алгоритм ECC — он сравнивает записываемую информацию с реально записанной. Также в связи с ограниченным ресурсом ячеек (порядка нескольких миллионов циклов чтения/записи для каждой) важно наличие функции учета равномерности износа.

Приведу такой редкий, но встречающийся случай: брелок с 32 Мбайт, из которых 30 Мбайт заняты, а на свободное место постоянно что-то записывается и удаляется. Получается, что одни ячейки простаивают, а другие интенсивно исчерпывают свой ресурс.

Чтобы такого не было, в фирменных устройствах свободное пространство условно разбивается на участки, для каждого из которых осуществляется контроль и учет количества операций записи.

Еще более сложные конфигурации класса «все-в-одном» сейчас широко представлены такими компаниями как, например, Intel, Samsung, Hitachi и др. Их изделия представляют собой многофункциональные устройства, реализованные в одной лишь микросхеме (стандартно в ней имеется процессор, флэш-память и SDRAM).

Ориентированы они на применение в мобильных устройствах, где важна высокая производительность при минимальных размерах и низком энергопотреблении. К таким относятся: PDA, смартфоны, телефоны для сетей 3G.

Приведу пример подобных разработок — чип от Samsung, объединяющий в себе ARM-процессор (203 МГц), 256 Мбайт NAND памяти и 256 SDRAM. Он совместим с распространенными ОС: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux и имеет поддержку USB.

Таким образом на его основе возможно создание многофункциональных мобильных устройств с низким энергопотреблением, способных работать с видео, звуком, голосом и прочими ресурсоемкими приложениями.

Другим направлением совершенствования флэш является уменьшение энергопотребления и размеров с одновременным увеличением объема и быстродействия памяти.

В большей степени это касается микросхем с NOR архитектурой, поскольку с развитием мобильных компьютеров, поддерживающих работу в беспроводных сетях, именно NOR-флэш, благодаря небольшим размерам и малому энергопотреблению, станет универсальным решением для хранения и выполнения программного кода.

В скором времени в серийное производство будут запущены 512 Мбит чипы NOR той же Renesas. Напряжение питания их составит 3,3 В (напомню, хранить информацию они могут и без подачи тока), а скорость в операциях записи — 4 Мбайт/сек.

В то же время Intel уже представляет свою разработку StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) — универсальную систему флэш-памяти для беспроводных технологий. Объем ее памяти может достигать 1 Гбит, а рабочее напряжение равно 1.8 В. Технология изготовления чипов — 0,13 нм, в планах переход на 0,09 нм техпроцесс.

Среди инноваций данной компании также стоит отметить организацию пакетного режима работы с NOR-памятью. Он позволяет считывать информацию не по одному байту, а блоками — по 16 байт: с использованием 66 МГц шины данных скорость обмена информацией с процессором достигает 92 Мбит/с!

Что ж, как видите, технология развивается стремительно. Вполне возможно, что к моменту выхода статьи появится еще что-нибудь новенькое. Так что, если что — не взыщите 🙂 Надеюсь, материал был вам интересен.

Источник: https://www.ixbt.com/storage/flash-tech.shtml

Что выбрать MLC, TLC или QLC? (а также о V-NAND, 3D NAND и SLC)

Память nand

Выбирать комплектующие для компьютеров всегда сложно. Если раньше, когда технологии только развивались, трудность заключалась в недостаточном количестве информации, то сейчас в ее обилии трудно уследить за всеми новинками. В этой статье мы поговорим о SSD накопителях и технологиях, которые в них используются.

Что такое твердотельный накопитель?

Накопители, использующие энергонезависимую память, относительно новое изобретение, которое появилось только во второй половине 90-х годов.

В отличие от жестких дисков, которые хранили информацию на магнитных пластинах, и считывали ее с помощью считывающей головки, на SSD информация хранится в массиве ячеек памяти, состоящем из транзисторов с плавающим затвором, здесь используется такая же технология, как и во flash накопителях.

Благодаря отсутствию движущихся частей, скорость работы SSD накопителей выше, а работают они тише, меньший вес, потребление энергии примерно на 80% ниже, отсутствие нужды в дефрагментации. Все это хорошо, но к огромному минусу можно отнести невозможность восстановления удаленной информации.

Флеш-память для SSD определяется плотностью записываемых данных и количеством уровней сигнала, поддерживаемых одной ячейкой. Она представляет ячейки памяти на основе полупроводников, организованные специальным образом. Все потребительские SSD, находящиеся в продаже имеют тип памяти NAND. По типу хранения они разделяются на четыре группы:

  • Первый тип флеш-памяти, который был применен в твердотельных накопителях, SLC (Single Level Cell – одноуровневая ячейка). Он поддерживает всего лишь один уровень сигнала, поэтому может записывать только 1 бит информации, который является 0 или 1, в зависимости от положения транзистора.
  • MLC (Multi Level Cell – многоуровневая ячейка) – улучшенная версия SLC. В этой версии может записываться несколько уровней сигнала, из-за чего количество информации, который можно записать в одну ячейку равняется 2 битам. Это увеличивает плотность записи и снижает цену на гигабайт емкости в 2 раза.
  • TLC (Triple Level Cell – трехуровневая ячейка) – улучшенная версия MLC. За счет тонкого управления уровнем заряда ячейки, и повышением чувствительности считывания, в одном элементе флеш-памяти может храниться 3 бита информации.
  • QLC (Quad Level Cell – четырехуровневая ячейка) – На 2019 год является самым новым видом памяти. Одна ячейка способна хранить 4 бита данных одновременно. Цена на эту флеш-память ниже чем у предыдущих.

Повышая емкость ячейки флеш-памяти, компании снижают стоимость SSD накопителей, но это также снижает ресурс диска, влияя на количество циклов перезаписи.

Чем больше емкость, тем меньше раз можно будет перезаписывать данные, и, в какой-то момент, циклы перезаписи закончатся, и можно будет только считывать хранящуюся информацию.

Кроме того, транзистор, который хранит данные, из-за перехода на многоуровневые типы флеш-памяти стал чувствительнее, а значит, он быстрее изнашивается. Какое количество перезаписей выдерживают разные типы ячеек?

  • для SLC количество перезаписей около 100 тысяч
  • для MLC – около 10 тысяч
  • для TLC – 3-5 тысяч
  • QLC переживают всего около 1 тысячи циклов

Еще одна проблема, связанная с повышением плотности – снижение скорости. Из-за того, что контроллеру нужно понимать разницу между комбинациями бит, нагрузка увеличивается. Как следствие, увеличивается время, затраченное на чтение и запись. То есть, чем больше состояний поддерживающихся флеш-памятью в SSD накопителе, тем медленней происходит запись.

Что выбрать MLC или TLC?

Мы не будем говорить о SLC дисках, так как они почти отсутствуют в потребительском сегменте, если же они там есть, то цены на них слишком высоки. Из всего вышесказанного, можно сказать, что MLC лучше для пользователей, чем TLC, так как

  • Работает с более высокой скоростью
  • Имеет более продолжительный срок службы
  • Использует меньшее количество энергии во время работы

Минус MLC – более высокая, по сравнению с TLC, цена.

Однако мы не можем сказать этого наверняка, так как можно купить более новый SSD с TLC памятью, который будет более емким, с более новым набором характеристик, которые окажутся лучше, чем у накопителя с MLC памятью.

Но можно точно сказать, что до 10000 рублей TLC покупать намного выгодней, чем MLC.

Кроме этого, нужно учитывать, что SSD накопители не предназначены для хранения большого количества информации, но они подходят для установки операционной системы и программ, которыми вы пользуетесь, так как увеличивают скорость загрузки.

V-NAND, 3D NAND, 3D TLC

При покупке или изучении SSD накопителей, вам могут встретиться эти обозначения, давайте разберемся, что они означают?

SLC, MLC, TLC и QLC это ячейки, расположенные в плоскости. Для увеличения памяти нужно большее количество кристаллов, но уменьшать их сложно, и неизвестно, оправдается ли уменьшение кристаллов с экономической точки зрения.

Поэтому разработчики решили делать твердотельные накопители, размещая ячейки не только в плоскости, но и слоями. Из-за этого чипы будут трехмерными, как следствие, появится возможность помещения большего количества информации на такую же единицу площади.

Такая флеш-память более долговечна, благодаря тому, что нет нужды в подаче высокого напряжения при записи данных в ячейку.

Первая компания, которая начала производство многослойной памяти – Samsung. В 2013 году они сообщили о первом выпуске трехмерных чипов MLC типа, под названием 3D V-NAND. В них содержалось 24 слоя. Через год число слоев увеличилось до 32, а тип памяти изменился на TLC. Технология, которую использовали Samsung сделала чипы памяти более экономичными, надежными и быстрыми.

Для создания многослойной памяти производители напыляют какое-то число слоев на кремниевую пластину, которые образовывают линии слов, и создают очень большое количество отверстий, для последующего формирования линий битов.

Какой максимум слоев может быть нанесен? Из расчетов высоты 32-слойной V-NAND (4мкм) к высоте пластины (625-775мкм), можно создать более 190 слоев памяти.

Это только теоретические расчеты, поэтому вряд ли такое значение будет достигнуто, но это показывает перспективы развития технологии 3D NAND.

Технологии продолжают развиваться. Год от года технология создания твердотельных накопителей улучшается. Их цена падает, а скорость и время работы растет. Хотя SSD все еще не заменили жесткие диски, можно сказать, что это технологии, которые будут развиваться и дальше еще долгое время.

Источник: https://lenovo-smart.ru/chto-vybrat-mlc-tlc-ili-qlc-a-takzhe-o-v-nand-3d-nand-i-slc.html

Технология флеш-памяти NAND и твердотельные накопители (SSD)

Память nand

Если у вас есть USB-накопитель или SD-карта Kingston, у вас уже есть продукты с флеш-памятью, также известной как флеш-память NAND.

В глобальном масштабе потребление флеш-памяти NAND резко выросло за последние пять лет, и новые продукты, такие как твердотельные накопители, в настоящее время широко внедряются в корпоративные вычислительные устройства, — ноутбуки, настольные компьютеры, рабочие станции и серверы.

Вот краткое описание того, что вам нужно знать о флеш-памяти NAND.

Одним из преимуществ флеш-памяти NAND является энергонезависимое хранение данных. В отличие от памяти DRAM, которой необходимо постоянное питание для хранения данных, память NAND сохраняет данные даже при отключенном питании. Поэтому она идеально подходит в качестве хранилища для портативных устройств.

Типы флеш-памяти NAND

В настоящее время существует пять типов флеш-памяти NAND. Они различаются количеством битов, которые может хранить каждая ячейка. В SLC NAND — один бит на ячейку, MLC — два бита на ячейку, TLC — три бита на ячейку, QLC — четыре бита на ячейку, PLC — пять бит на ячейку.

Таким образом, SLC NAND может хранить «0» или «1» в каждой ячейке, MLC NAND — «00», «01», «10» или «11» в каждой ячейке и так далее.

Эти пять типов памяти NAND обеспечивают различные уровни производительности и срока службы в различных ценовых категориях (SLC является более производительным и наиболее дорогостоящим вариантом на рынке памяти NAND).

В 3D NAND несколько слоев ячеек памяти размещаются вертикально, и между слоями организованы взаимосвязи.

Организация нескольких уровней ячеек памяти в вертикальные слои обеспечивает большую емкость хранилища при меньшей площади и повышает производительность благодаря более коротким общим соединениям для каждой ячейки памяти.

Этот тип памяти отличается меньшей стоимостью на бит по сравнению с 2D NAND. Во флеш-устройствах 3D NAND могут использоваться чипы MLC, TLC или QLC.

Выравнивание износа ячеек памяти NAND

Ячейки NAND не предназначены для вечной эксплуатации. В отличие от памяти DRAM, они со временем изнашиваются, поскольку циклы записи создают большую нагрузку по сравнению с циклами чтения.

Устройства памяти NAND имеют ограниченное количество циклов записи, но функция выравнивания износа управляет износом ячеек с помощью контроллера флеш-памяти, который всегда находится на устройстве.

На всех USB-накопителях, SD-картах и твердотельных накопителях есть контроллер NAND, который управляет флеш-памятью NAND и выполняет такие функции, как выравнивание износа и исправление ошибок.

Чтобы продлить срок службы устройств памяти NAND, контроллер флеш-памяти NAND гарантирует, что все записанные данные равномерно распределяются по всем физическим блокам устройства, чтобы какие-то области NAND не изнашивались быстрее, чем другие.

За последние несколько лет стоимость флеш-памяти NAND упала в достаточной степени, чтобы для клиентских систем и серверов стало возможным использование новых основных устройств хранения, таких как твердотельные накопители. Твердотельные накопители — это прямая замена жестких дисков (стандартных вращающихся) в компьютерах с совместимыми интерфейсами, такими как SATA или SAS.

Твердотельные накопители обладают значительными преимуществами в плане производительности и долговечности по сравнению со стандартными жесткими дисками. Твердотельные накопители не имеют движущихся частей; все они являются полупроводниковыми устройствами.

В связи с этим твердотельные накопители не страдают от механических задержек, как жесткие диски.

А без движущихся частей SSD-накопители могут подвергаться гораздо большим ударным нагрузкам и вибрации, чем жесткие диски, благодаря чему отлично подходят для широкого спектра портативных и мобильных устройств.

Раньше твердотельные накопители разрабатывались на основе чипов DRAM и были дорогостоящими, что делало их пригодными только для требовательных серверных сред.

Сегодня благодаря более низкой стоимости флеш-памяти NAND твердотельные накопители используются в самых разных сферах применения — от потребительских устройств до корпоративных и военных вычислительных систем.

Срок службы SSD

Компания Kingston использует флеш-память NAND с номинальным сроком службы, подходящим для рабочей нагрузки твердотельного накопителя. В результате Kingston может по конкурентоспособной цене предложить твердотельные накопители для различных вариантов применения.

Твердотельные накопители Kingston клиентского и корпоративного класса обладают номинальным сроком службы, соответствующим целевой рабочей нагрузке. Для клиентских SSD-накопителей компания Kingston предоставляет спецификацию TBW (количество записанных терабайтов), благодаря чему пользователи могут прогнозировать срок службы SSD-накопителя в своем варианте применения.

Корпоративные твердотельные накопители Kingston оцениваются аналогично с использованием спецификации TBW, а также характеризуются значением DWPD (количество перезаписей всего объема накопителя в день), которое определяется на основе TBW и гарантийного срока SSD-накопителя.

Например, твердотельный накопитель емкостью 1 ТБ с номинальным эксплуатационным ресурсом 1DWPD означает, что пользователь может записывать на SSD-накопитель 1 ТБ данных в день в течение 5 лет.

Значения TBW/DWPD помогают корпоративным клиентам, которые развертывают твердотельные накопители Kingston в своих корпоративных средах, планировать ИТ-инфраструктуру.

Компания Kingston предоставляет программную утилиту “KSM” (Kingston Storage Manager) для отслеживания срока службы SSD-накопителя. Думайте о ней как о датчике уровня топлива, по которому пользователь может периодически проверять состояние SSD-накопителя.

Большинство клиентских систем более не ограничено производительностью процессора. Практически всегда ограничивающим фактором является хранилище. Задержка в работе жестких дисков исчисляется в миллисекундах, в то время как для твердотельных накопителей она составляет сотни микросекунд.

SSD-накопитель может вдохнуть новую жизнь даже в системы, выпущенные несколько лет назад (если они имеют интерфейс, совместимый с SATA), и обеспечить их высокую производительность.

В системе на основе ОС Windows® время загрузки сокращается с многих минут до одной или менее, что делает SSD-накопитель средством повышения производительности памяти.

В целом, он часто обеспечивает самый высокий прирост производительности по сравнению с любой другой модернизацией системы.

    1. Название — от A до Z
    2. Название — от Z до A
    1. 120GB – 128GB
    2. 240GB – 256GB
    3. 480GB – 512GB
    4. 960GB – 1TB
    5. 1,92TB – 2TB
    6. 3,84TB – 4TB
    7. 7,68TB – 8TB
    1. Персональное хранилище
    2. Производительность ПК
    3. Безопасность данных
    4. Серверы и центры обработки данных
    5. Для разработчиков систем
  • ПодробнееМенее
    • Форм-фактор M.2
    • 250ГБ, 500ГБ
    • До 2200МБ/с для операций чтения, 2000МБ/с для операций записи
    • Поддержка комплексного пакета безопасности
    • Форм-фактор M.2
    • 250 ГБ, 500 ГБ, 1 ТБ, 2 ТБ
    • До 3500 МБ/с (чтение), 2900 МБ/с (запись)
    • Оптимизирован для многоцелевых приложений
    • Интерфейс U.2 PCIe NVMe Gen3 x4
    • 960 ГБ, 1,92 ТБ, 3,84 ТБ, 7,68TБ
    • До 3100 МБ/с для операций чтения, 2600 МБ/с для операций записи
    • Оптимизированный загрузочный диск для серверов
    • Форм-фактор M.2 NVMe
    • Емкостью 240ГБ и 480ГБ
    • До 3200МБ/с для операций чтения, 565МБ/с для операций записи
  • NVMe — это протокол, разработанный для флеш-накопителей, таких как твердотельные накопители. Он выходит за рамки устаревших стандартов AHCI, используемых в твердотельных накопителях SATA и жестких вращающихся дисках.

  • Планируете сборку новой системы? Посмотрите это видео, чтобы узнать о преимуществах технологии DRAM 16 Гбит нового поколения.

  • Различия между накопителем и системной динамической памятью с произвольным доступом.

  • Наличие выделенного рабочего места, расстановка приоритетов и устранение отвлекающих факторов — это всего лишь несколько способов повысить продуктивность работы из дома.

  • При использовании Microsoft Teams и Zoom важна не только пропускная способность интернет-соединения. Оборудование также имеет значение.

  • Если производительность вашего ПК снижается, вот несколько советов, которые помогут увеличить скорость и эффективность его работы.

  • Есть несколько способов ускорения работы iMac или MacBook, не требующих обновления аппаратного или программного обеспечения.

  • NVMe или энергонезависимая экспресс-память (Non-Volatile Memory Express) — это сверхбыстрый способ доступа к энергонезависимой (постоянной) памяти. Она может работать примерно в 2–7 раз быстрее, чем твердотельные накопители SSD с интерфейсом SATA. Память NVMe разработана с возможностью размещения до 64 000 очередей, каждая из которых способна одновременно выполнять до 64 000 команд!

  • Есть несколько разных способов сделать резервную копию ваших дисков Windows и Mac, и они могут располагаться в сетевом доступе или локально. Мы расскажем, как это сделать.

  • Мы покажем, как оценить имеющуюся память с учетом фактических потребностей, исходя из используемых вами приложений и ОС.

Чтобы узнать, как коронавирус COVID-19 повлиял на нашу деятельность щелкните здесь.

©2020 Kingston Technology Corporation, 17600 Newhope Street, Fountain Valley, CA 92708 USA. Все права защищены. Все товарные знаки и зарегистрированные товарные знаки являются собственностью своих соответствующих владельцев.

Источник: https://www.kingston.com/ru/ssd/nand-flash-technology-and-ssd

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.