تفاوت بین انواع حافظه NAND

برای هر نوع NAND Flash جوانب مثبت و منفی وجود دارد. SLC داده های کمتری را نگه می دارد اما بسیار سریع است و بالاترین استقامت را دارد. با این حال گران ترین است. انواع دیگر NAND می‌توانند داده‌های بیشتری را در خود نگه دارند و ارزان‌تر هستند، اما سطوح استقامت بسیار پایین‌تری دارند و اغلب کندتر هستند. بنابراین، هنگام تصمیم گیری اینکه کدام فلش NAND برای یک برنامه مناسب است، مهم است که این ویژگی ها و تأثیر آنها بر عملکرد برنامه را به دقت در نظر بگیرید.

احتمالاً تمایز اصلی بین انواع NAND چرخه های استقامت (endurance) یا پاک کردن برنامه (Programme Eras) (P/E) است. با توجه به نحوه عملکرد حافظه فلش NAND، لازم است که یک سلول قبل از نوشتن روی آن پاک شود. فرآیند پاک کردن و سپس نوشتن یک سلول، چرخه P/E نامیده می شود. هر بار که یک سلول پاک می شود آسیب دیده یا فرسوده می شود، بنابراین برای هر سلول یک عمر وجود دارد. این با آرایش NAND Flash تشدید می شود. یک سلول فقط به صورت بلوک پاک می شود و به صورت صفحه نوشته می شود. اندازه هر بلوک و صفحه توسط طراحی تراشه NAND Flash تعیین می شود، اما یک بلوک از صفحات زیادی تشکیل شده است. اگر اطلاعات یک سلول تغییر کند، در سلول دیگری نوشته می شود و داده های قدیمی به عنوان "آماده برای حذف" علامت گذاری می شوند. سپس، داده های "خوب" در یک بلوک به جای دیگری منتقل می شود و کل بلوک پاک می شود.

بنابراین، اغلب حتی اگر داده ها در یک سلول تغییر نکنند، باز هم از یک چرخه P/E عبور می کنند. سلول‌ها تا حد ممکن با استفاده از فناوری سطح‌بندی سایش فرسوده می‌شوند. کل این فرآیند تعداد چرخه های P/E را افزایش می دهد و تضمین می کند که NAND Flash با داده های اضافی پر نمی شود. طول عمر دستگاه به عنوان استقامت تعریف شده و متناسب با چرخه های P/E فلش NAND است. در مقایسه انواع مختلف NAND، چرخه های P/E معمولی به شرح زیر است:

• SLC 60000
• MLC 1500 تا 3000 (استقامت کمتر برای مصرف کننده / بیشتر برای صنعتی)
• 3D TLC 500 تا 3000 (استقامت کمتر برای مصرف کننده / بیشتر برای صنعتی)

همانطور که مشاهده می شود، تفاوت قابل توجهی در استقامت NAND وجود دارد و انتخاب نوع نامناسب بر عملکرد برنامه تأثیر می گذارد.

پل زدن شکاف با pLSC (حالت SLC)

حالت SLC ترکیبی از 2 بیت در هر سلول MLC است که از سیستم عامل هوشمند برای شبیه سازی حالت های ذخیره سازی SLC استفاده می کند. این منجر به افزایش استقامت در MLC (20-30K چرخه P/E) با کسری از هزینه در مقایسه با SLC می شود. برای کاربردهای صنعتی که در آن هزینه و قابلیت اطمینان از اهمیت یکسانی برخوردارند، این یک حد وسط خوب ارائه می دهد. در بازار، حالت SLC اغلب به عنوان pSLC شناخته می شود و برخی از تولید کنندگان نام تجاری خود را دارند، مانند iSLC و aMLC، اما اساساً همه اینها یکسان هستند.

کدام نوع NAND برای برنامه شما مناسب است؟

هر برنامه دارای تقاضاهای متفاوتی در مورد استقامت، دما، عملکرد و حفظ داده خواهد بود، بنابراین بستگی به این دارد که کدام معیار مهمتر است. به طور کلی، برای کاربردهای صنعتی که کیفیت، قابلیت اطمینان و طول عمر عرضه مورد نیاز است، از SLC، pSLC یا سطح درجه صنعتی MLC استفاده می شود. برای فناوری مبتنی بر مصرف‌کننده، که در آن تأثیر از دست دادن عملکرد یا داده‌ها شدید نیست و دستگاه‌ها معمولاً دور انداخته می‌شوند یا با هزینه کم جایگزین می‌شوند، از TLC یا 3D TLC استفاده می‌شود.

3D NAND چیست؟

3D NAND یک بازیکن جدید در بازار NAND Flash است. اگرچه مفهوم 3D NAND جدید نیست (تقریباً یک دهه است که وجود داشته است)، اما تنها در چند سال اخیر به طور گسترده به بازار راه یافته است. مسلماً این بزرگترین توسعه NAND از زمان آغاز آن در دهه 1980 است، اما کارکرد مداوم NAND سه بعدی یک مشکل بوده است. با این حال، اکنون این چالش ها غلبه کرده اند و بدون شک NAND 3D Flash انتخابی برای سال های آینده خواهد بود.

به زبان ساده، 3D NAND عبارت است از چیدمان تراشه های حافظه روی هم. برخی از تولیدکنندگان به این V (برای عمودی/ vertical) NAND می گویند. هدف از این NAND این است که برنامه‌ها و دستگاه‌ها را سریع‌تر و کارآمدتر اجرا کند، اطلاعات بیشتری را ذخیره کند و انرژی کمتری مصرف کند. اولین شرکتی که NAND 3D را راه‌اندازی کرد، سامسونگ بود، نام آشنا و تا کنون بزرگترین تولیدکننده NAND Flash در جهان، با بیش از 40 درصد از بازار جهانی NAND.

کارکرد مداوم NAND سه بعدی در دمای عملیاتی گسترده (-40 درجه سانتیگراد تا 85 درجه سانتیگراد) برای برخی از تولیدکنندگان که بازارهای صنعتی را تامین می کنند یک چالش بوده است. دمای کاری استاندارد 0 تا 70 درجه سانتی گراد برای درجه مصرف کننده، محل کار، سرور و مراکز داده مناسب است اما برای برنامه هایی که در محیط های سخت یا مکان های دور کار می کنند این محدوده دما کافی نیست. ارائه دهندگان ذخیره سازی صنعتی اکنون زمان لازم را برای تجزیه و تحلیل و آزمایش NAND سه بعدی دارند تا جایی که به طور مداوم در دمای عملیاتی گسترده کار می کند و اکنون برای کاربردهای صنعتی در دسترس است.

مزایا و معایب 3D NAND

فلش NAND 3D پتانسیل ظرفیت بالاتر را در فضای فیزیکی کوچکتر از NAND 2D ارائه می دهد. در مقایسه با NAND مسطح، NAND سه بعدی می‌تواند هزینه هر گیگابایت را کاهش دهد، ممکن است استفاده الکتریکی را برای کاهش مصرف برق، افزایش قابلیت اطمینان، و عملکرد بالاتر نوشتن داده‌ها را بهبود بخشد. از زمانی که NAND Flash برای اولین بار در اوایل دهه 1980 اختراع شد، این یک جهش بزرگ در فناوری است.

یکی از معایب فعلی NAND سه بعدی در مقابل NAND مسطح هزینه ساخت بالاتر است. تولید فلاش سه بعدی NAND می تواند در همان کارخانه NAND مسطح انجام شود، اما فرآیند لایه بندی مراحل بیشتری را به فرآیند تولید اضافه می کند. تولیدکنندگان (همچنین به عنوان نیمه هادی ها یا فاب ها شناخته می شوند) باید کارخانه هایی را به روز کنند، گسترش دهند و یا اضافه کنند تا بتوانند تولید NAND سه بعدی را تطبیق دهند. از آنجایی که کارخانه‌ها بر تولید سه بعدی تمرکز می‌کنند، عرضه NAND 2 بعدی کاهش یافته است، بنابراین کمبود جهانی و قیمت‌های بالاتر در طول سال 2017 کاهش یافته است.

این واقعاً بستگی به این دارد که از فضای ذخیره سازی در برنامه خود برای چه چیزی استفاده می کنید. 3D NAND ممکن است مناسب باشد، اما همیشه ارزش دارد که با متخصصان صحبت کنید تا راه حل مناسب را دریافت کنید.