SLC, MLC, TLC och 3D V-NAND

För er som följer våra SSD-tester här på Nordichardware så vet ni säkert vad TLC och 3D-NAND är för något. Men för er som inte är så insatta så följer här en enklare förklaring. För en djupare genomgång av 3D-NAND så kan ni läsa mer i vår artikel om Samsung 850 Pro. För er som istället vill läsa mer om TLC så finns det en bra förklaring i vår artikel om Samsung 840. Men om du bara vill ha en kort sammanfattning, häng kvar.

SLC, MLC och TLC

En SSD-enhet lagrar data i minneskretsar som består av miljontals celler. Varje cell består av två transistorer och dessa lagrar data genom att låta en ström flyta igenom dem. Det som händer då, är att elektroner fastnar i en av transistorerna som kallas för en flytgrind. Vilket värde som varje cell har bestämms sedan av ett antal olika referensärden. Ju fler elektroner som sitter i flytgrinden destår större potetntialskillnad och beroende på om spänningen är över eller under dessa refferensvärden, så får cellen värdet 1 eller 0. För att kunna lagra elektroner i flytgrinden, så isolerar man den från resten av cellen med ett oxidlager. Så när en cell programmeras så ”skjuts” elektroner genom oxidlagret in i flytgrinden. Vartefter en cell skrivs om flera gånger så kommer vissa elektroner att fasna i oxidlagret vilket bygger upp en negativ spänning i cellen. Efter ett tag börjar detta påverka enhetens förmåga att läsa av referensspänningen. Den enklaste typen har två sådana referensvärden och dessa får då antigen värde 1 eller 0. Detta kallas för Singel Level Cell, eller SLC. När det gäller SLC så är referenspunkterna så pass långt ifrån varandra så det dröjer väldigt lång tid innan detta påverkar något nämnvärt.

MLC tar det hela ytterligare ett steg och dubblar antalet referensvärden till 4 stycken. Detta ger oss möjligheten att lagra 2 olika värden i samma cell och vips så har man dubblrerat kapaciteten utan att öka kostanden. Nackdelen är att skillnaden mellan referensvärdena blir mindre och detta gör att cellen tål inte längre lika många skrivningar innan den slutar fungera.

TLC tar det hela ytterligare ett steg och lagrar hela 8 referensvärden, vilket ger oss möjlighet att lagra 3 databitar i varje cell. Det gör det ytterligare lite billigare per gigabyte att tillverka. Nackdelarna är att prestandan blir sämmre och framförallt så minskar livslängden avsevärt. Problemet blir ännu större när man minksar tillverkningstekniken. Ju mindre kretsarna är destå svårare är det att skilja på de referensvärden som är uppsatta eftersom spänningsspannet blir mindre. Ett annat problem är att celler börjar påverka de celler som ligger brevid dem (eftersom de ligger så pass nära varandra). Detta gör att vi inte kan krypa tilverkningstekniken särskillt mycket mer. Livslängden på kretsarna blir helt enkelt för dålig.

Samsungs lösning: 3D V-NAND

Samsungs lösning på detta är det man kallar för 3D V-NAND. V-NAND betyder egentligen vertikalt NAND. Det är egentligen inte svårare än vad det låter. Man har helt enkelt tagit den klassiska flytgrindtransistorn och sedan byggt flera ovanpå varandra. Detta gör att man kan få in flera celler på samma fysiska yta. Och det är just antalet celler på en given fysisk yta som gör skillnad då mer kapacitet per chip ger oss billigare kretsar.

Med hjälp av denna teknik så har Samsung lyckats stapla hela 32 stycken lager ovanpå varandra. Detta betyder dock inte att kapaciteten har ökat med faktor 32 utan det krävs även en hel del kretslogik runtomkring för att få det att fungera, och sådant tar plats. Det är också betydligt mer komplex process att tillverka och därför tillverkas dessa chip med den betydligt äldre 40-nanometerstekniken. Så i slutändan så får vi många staplade celler ovanpå varandra, men varje cell är betydligt större än tidigare.

Så även om man får in mer kapacitet per yta än med sin tidigare platta 19-nanometersteknik, så är är det inte så stor skillnad. Däremot så ger detta andra fördelar. Eftersom varje enskilld cell är betydligt större så får man också betydligt bättre spelrum med spänningar och därför ökar livslängden avsevärt. Samsung pratade om att deras första generations V-NAND, som lagrade 2 bitar per cell, kunde klara över 30 000 skrivningar vilket är 10 gånger bättre än deras tidigare 19-nanometerschip.

De nya chippen ger också bättre prestanda och lägre strömförbrukning. Detta gör dem också perfekta för att använda till TLC eftersom nackdelarna med TLC är just sämmre livslängd, sämre prestanda och faktiskt något högre strömförbrukning. Man kan säga att Samsungs V-NAND-teknik väger upp nackdelarna med TLC och resultatet är ett chip som ger betydligt bättre kapacitet än tidigare samtidigt som livslängden är bättre än tidigare MLC-enheter.

Annons

4
Leave a Reply

Please Login to comment
4 Comment threads
0 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
4 Comment authors
Justja-Tjalve-JustjaVirre39 Recent comment authors
  Subscribe  
senaste äldsta flest röster
Notifiera vid
Virre39
Medlem
Virre39

Väldigt mycket stavfel i denna artikel. Be någon korrekturläsa innan publikation. Sedan saknas just det kritiserade priset i summeringen av artikeln.

Intressant SSD dock!

Justja
Gäst
Justja

Efter 840/840 EVO fiaskot så spelar det ingen roll fast dom skulle sälja 850 EVO 1TB för 1000 kronor, TLC är ju solklart inget att lita på i längden. Näpp Samsung, era produkter ska man inte röra.

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Justja”]Efter 840/840 EVO fiaskot så spelar det ingen roll fast dom skulle sälja 850 EVO 1TB för 1000 kronor, TLC är ju solklart inget att lita på i längden. Näpp Samsung, era produkter ska man inte röra.[/quote]

Jag skulle nog inte vilja kalla det ett fiasko. Och de har ju faktiskt fixat till det, vilket betyder att det inte var TLC som var problemet. Du får nog tyvärr leva med TLC i framtiden också då det inte kommer bli mindre TLC framöver 🙂

Justja
Gäst
Justja

[quote name=”-Tjalve-”]de har ju faktiskt fixat till det[/quote]

Det har dom faktiskt inte gjort. http://www.anandtech.com/show/8997/samsung-releases-statement-on-840-evo-performance-another-fix-is-in-the-works