Cum funcționează unitățile în stare solidă

Cum funcționează unitățile în stare solidă

Unitățile SSD sau SSD sunt acum dispozitive de stocare obișnuite. Dar creșterea popularității înseamnă rareori creșterea înțelegerii. Dacă nu sunteți sigur cum funcționează un SSD, nu sunteți singur. Aici vă explicăm cum funcționează de fapt memoria flash, adică memoria NAND, ce înseamnă diferitele „niveluri” ale NAND și cum puteți obține o ofertă bună pe un SSD astăzi.

Ce este memoria NAND?

Procesoarele și memoria computerelor sunt construite din porți logice. Acestea sunt manifestarea fizică a capacității computerului de a procesa 1s și 0s. Pe baza intrărilor lor, ele oferă anumite rezultate. Diferite tipuri de porți procesează intrările în mod diferit. În termeni foarte largi, combinația atentă a acestor porți permite unui computer să facă totul, de la adăugarea a două numere până la recunoașterea fotografiilor.

Memoria SSD este construită din porți NAND, care sunt un tip de poartă logică. NAND înseamnă „nu ȘI” și este inversul porții logice comune „ȘI”.

Cum poate stoca informații o poartă logică?

how-ssds-work-how-does-nand-store-data-flip-flop-gate-1

Porțile NAND au o proprietate specială care nu este împărtășită de majoritatea tipurilor de porți logice. Porțile NAND pot fi folosite pentru a crea ceea ce se numește o poartă flip-flop. Acesta este un circuit realizat din două porți NAND conectate împreună într-un mod foarte specific. După cum s-a văzut mai sus, ieșirea fiecărei porți NAND este conectată la intrarea partenerului său.

Acest cablaj permite stocarea 1s și 0s în timp și fără alimentare. Deci, cu cablarea adecvată, porțile NAND pot crea memorie de computer pentru un bit. Puneți o grămadă de porți NAND și puteți stoca o grămadă de biți. Și asta face memoria flash și, în cele din urmă, un SSD.

Ce este SLC, MLC, TLC și QLC?

how-ssds-work-slc-mlc-tlc-comp

Stocarea flash este construită pe celule, care stochează biți. Cel mai de bază mijloc de stocare este o „celulă cu un singur nivel” sau SLC. Aceste celule pot fi setate la 0 sau 1 pentru a indica activarea și dezactivarea. Aceste celule sunt rapide și durabile, dar nu oferă prea mult spațiu de stocare. Trebuie să stocăm mai mult de un bit pe celulă pentru a crește acest lucru.

Acolo intră celulele cu mai multe niveluri sau MLC. Aceste celule stochează doi biți de informații într-un tranzistor, utilizând patru niveluri de încărcare. De exemplu, ar putea folosi 0v, 1v, 2v și 3v pentru a reprezenta 00, 01, 10 și 11 în binar. Aceste celule se potrivesc cu mai multe date, dar necesită și tehnici mai precise pentru stocare și recuperare.

how-ssds-work-slc-mlc-tlc-buckets

Cele mai noi SSD-uri sunt construite pe celule cu trei niveluri sau TLC, care permite fiecărei celule să stocheze trei biți. Acest lucru necesită o fabricare chiar mai precisă, crescând costul și capacitatea în detrimentul vitezei și fiabilității.

Următorul pas este celulele cu patru nivele sau QLC. În timp ce Intel și Micron au dezvoltat un proces pentru acest lucru, este puțin probabil să vedem adoptarea în masă de ani de zile.

Ce este 3D NAND?

how-ssds-work-micron-3d-nand-design

SSD-urile timpurii au fost fabricate ca procesoare de computer. Au fost create pe un plan bidimensional, iar capacitatea și viteza au fost mărite prin micșorarea tranzistoarelor care alcătuiau matrița. Cu cât aveți mai multe tranzistoare pe o matriță, cu atât puteți stoca mai multe date. Dar, spre deosebire de tranzistoarele CPU, tranzistoarele SSD nu pot coborî mult sub 15nm. Acest lucru se datorează faptului că, la acel nivel, electronii pot începe să se scurgă în tranzistoarele din apropiere, corupând datele.

Pentru a rezolva această limitare, producătorii au creat 3D NAND. Aici, tranzistoarele sunt, de asemenea, stivuite una peste alta. Acest proces tridimensional, numit uneori V-NAND, permite până la șaizeci și patru de straturi de tranzistoare să ocupe o singură matriță. Acest lucru mărește posibilitățile de stocare cu un ordin de mărime.

Dezavantajul este că 3D NAND necesită tehnici de fabricare extrem de precise pentru a crea coloane hiper-precise ale tranzistoarelor. Acest lucru este deosebit de important pentru SSD-urile de tip MLC, TLC și QLC, care necesită deja fabricarea foarte precisă pentru a funcționa corect. Dar asta nu l-a împiedicat să preia piața modernă.

Cum se unește totul

Multe fabricanți lansează unități 3D TLC NAND, dar există încă un stoc semnificativ disponibil de unități MLC rapide, moderat de mari și dintr-o dată foarte ieftine. Dacă doriți să obțineți o afacere, acum este momentul să cumpărați. Este o tehnologie ceva mai veche, dar principala diferență va fi mai degrabă în dimensiunea stocării decât în ​​performanță. Dacă există o afacere pe o unitate 3D MLC NAND suficient de mare pentru dvs., nu ezitați să vă aruncați.

Ca în toate lucrurile electronice, o istorie a fiabilității producătorului este extrem de importantă. Unitățile ieftine fără nume ar putea fi realizate pe noduri de proces mai vechi sau cu toleranțe mai slabe. Ele pot proveni, de asemenea, din resturile fabricanților mai exigenți, vândându-vă resturile suficient de funcționale. Nici o rețetă pentru succesul pe termen lung.

Următoarea mare revoluție în tehnologia SSD va veni cu o capacitate masiv mai mare la aceleași niveluri de putere sau similare. Ne putem aștepta să le vedem pe parcursul următorilor câțiva ani, pe măsură ce turnătorii obțin experiență cu tehnicile necesare pentru noul proiect de proces.

Credit de imagine: flashdba, Cactus Tech