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固态硬盘芯片SLC,MLC和TLC三者的区别

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admin 发表于 2016-7-1 14:38:47 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
SLC、MLC和TLC
X3(3-bit-per-cell)架构的TLC芯片技术是MLC和TLC技术的延伸,最早期NAND Flash技术架构是SLC(Single-Level Cell),原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料,直到MLC(Multi-Level Cell)技术接棒后,架构演进为1个存储器储存单元存放2位元。
2009年TLC架构正式问世,代表1个存储器储存单元可存放3位元,成本进一步大幅降低。
如同上一波SLC技术转MLC技术趋势般,这次也是由NAND Flash大厂东芝(Toshiba)引发战火,之后三星电子(Samsung Electronics)也赶紧加入战局,使得整个TLC技术大量被量产且应用在终端产品上。
TLC芯片虽然储存容量变大,成本低廉许多,但因为效能也大打折扣,因此仅能用在低阶的NAND Flash相关产品上,象是低速快闪记忆卡、小型记忆卡microSD或随身碟等。
象是内嵌世纪液体应用、智能型手机(Smartphone)、固态硬碟(SSD)等技术门槛高,对于NAND Flash效能讲求高速且不出错等应用产品,则一定要使用SLC或MLC芯片。
2010年NAND Flash市场的主要成长驱动力是来自于智能型手机和平板计算机,都必须要使用SLC或MLC芯片,因此这两种芯片都处于缺货状态,而TLC芯片却是持续供过于求,且将整个产业的平均价格往下拉,使得市调机构iSuppli在统计2010年第2季全球NAND Flash产值时,出现罕见的市场规模缩小情况发生,从2010年第1季43亿美元下降至41亿美元,减少6.5%。
U盘MP3中使用的SLC、MLC、TLC闪存芯片的区别:
    SLC = Single-Level Cell ,即1bit/cell,速度快寿命长,价格超贵(约MLC 3倍以上的价格),约10万次擦写寿命
    MLC = Multi-Level Cell,即2bit/cell,速度一般寿命一般,价格一般,约3000---10000次擦写寿命
    TLC = Trinary-Level Cell,即3bit/cell,也有Flash厂家叫8LC,速度慢寿命短,价格便宜,约500次擦写寿命,目前还没有厂家能做到1000次。
    目前,安德旺科技生产的指纹U盘产品中采用的闪存芯片都是三星MLC中的原装A级芯片。读写速度:采用H2testw v1.4测试,三星MLC写入速度: 4.28-5.59 MByte/s,读取速度: 12.2-12.9 MByte/s。三星SLC写入速度: 8.5MByte/s,读取速度: 14.3MByte/s。
需要说明的闪存的寿命指的是写入(擦写)的次数,不是读出的次数,因为读取对芯片的寿命影响不大。
面是SLC、MLC、TLC三代闪存的寿命差异
        SLC 利用正、负两种电荷  一个浮动栅存储1个bit的信息,约10万次擦写寿命。
        MLC 利用不同电位的电荷,一个浮动栅存储2个bit的信息,约一万次擦写寿命,SLC-MLC【容量大了一倍,寿命缩短为1/10】。
        TLC 利用不同电位的电荷,一个浮动栅存储3个bit的信息,约500-1000次擦写寿命,MLC-TLC【容量大了1/2倍,寿命缩短为1/20】。
        闪存产品寿命越来越短,现在市场上已经有TLC闪存做的产品了
鉴于SLC和MLC或TLC闪存寿命差异太大
强烈要求数码产品的生产商在其使用闪存的产品上标明是SLC和MLC或TLC闪存产品
许多人对闪存的SLC和MLC区分不清。就拿目前热销的MP3随身听来说,是买SLC还是MLC闪存芯片的呢?在这里先告诉大家,如果你对容量要求不高,但是对机器质量、数据的安全性、机器寿命等方面要求较高,那么SLC闪存芯片的首选。但是大容量的SLC闪存芯片成本要比MLC闪存芯片高很多,所以目前2G以上的大容量,低价格的MP3多是采用MLC闪存芯片。大容量、低价格的MLC闪存自然是受大家的青睐,但是其固有的缺点,也不得不让我们考虑一番。
    什么是SLC?
SLC英文全称(Single Level Cell——SLC)即单层式储存 。主要由三星、海力士、美光、东芝等使用。
  SLC技术特点是在浮置闸极与源极之中的氧化薄膜更薄,在写入数据时通过对浮置闸极的电荷加电压,然后透过源极,即可将所储存的电荷消除,通过这样的方式,便可储存1个信息单元,这种技术能提供快速的程序编程与读取,不过此技术受限于Silicon efficiency的问题,必须要由较先进的流程强化技术(Process enhancements),才能向上提升SLC制程技术。
   什么是MLC?
MLC英文全称(Multi Level Cell——MLC)即多层式储存。主要由东芝、Renesas、三星使用。
  英特尔(Intel)在1997年9月最先开发成功MLC,其作用是将两个单位的信息存入一个Floating
Gate(闪存存储单元中存放电荷的部分),然后利用不同电位(Level)的电荷,通过内存储存的电压控制精准读写。MLC通过使用大量的电压等级,每个单元储存两位数据,数据密度比较大。SLC架构是0和1两个值,而MLC架构可以一次储存4个以上的值,因此,MLC架构可以有比较好的储存密度。
    与SLC比较MLC的优势:
签于目前市场主要以SLC和MLC储存为主,我们多了解下SLC和MLC储存。SLC架构是0和1两个值,而MLC架构可以一次储存4个以上的值,因此MLC架构的储存密度较高,并且可以利用老旧的生产程备来提高产品的容量,无须额外投资生产设备,拥有成本与良率的优势。
与SLC相比较,MLC生产成本较低,容量大。如果经过改进,MLC的读写性能应该还可以进一步提升。
与SLC比较MLC的缺点:
MLC架构有许多缺点,首先是使用寿命较短,SLC架构可以写入10万次,而MLC架构只能承受约1万次的写入。
其次就是存取速度慢,在目前技术条件下,MLC芯片理论速度只能达到6MB左右。SLC架构比MLC架构要快速三倍以上。
再者,MLC能耗比SLC高,在相同使用条件下比SLC要多15%左右的电流消耗。
虽然与SLC相比,MLC缺点很多,但在单颗芯片容量方面,目前MLC还是占了绝对的优势。由于MLC架构和成本都具有绝对优势,能满足2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市场需求。

精彩评论2

 楼主| admin 发表于 2016-7-1 14:46:44 | 显示全部楼层
防止MLCNandFlash出现 UECC问题的方法,将系统访问MLCNandFlash的操作指令根据MLCNandFlash的存 储结构以page为单位访问,存储高bit位的page为upperpage,存储低bit位的page为lowerpage; 在写page操作前先判断当前page是否为upperpage,并记录两次相邻操作的系统时间的时间差,如果时间差太小则作延时操作,再执 行读命令操作。针对在读写操作过程中容易产生bit翻转的情况,进行优化读写操作命令的操作流程,有效的减少了大面积出现bit翻转和UECC的问题,从 而有效的提高了读取数据的有效性。
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