SSD-schijven met TLC- en MLC-geheugens

De grote explosie van flash-geheugen deed zich voor tussen 2004 en 2005, toen een combinatie van twee factoren ertoe leidde dat de prijzen per megabyte snel daalden. Waar smartphone- en SSD-schijven een vermindering begonnen te merken, maar alleen het verstrijken van de tijd heeft ons aantrekkelijkere prijzen opgeleverd, hoewel het de laatste tijd lijkt dat ze niet vanwege het werk zijn en ze de prijzen opnieuw verhogen. Wil je het verschil weten tussen TLC en MLC-herinneringen? We leggen alles uit wat je moet weten!

Inhoudsindex

SSD-schijven met TLC versus MLC-geheugens

De eerste was de brute toename van de productie en concurrentie tussen fabrikanten, waardoor de prijzen zijn gedaald. Naast giganten als Samsung en Toshiba hebben zelfs Intel en AMD grote bedragen geïnvesteerd in de fabricage van flash-geheugen.

De tweede was de introductie van MLC (Multi-Level Cell) technologie, waarbij elke cel twee bits opsloeg in plaats van slechts één. Dit was mogelijk dankzij het gebruik van tussenspanningen. MLC-technologie is min of meer gelijktijdig door verschillende fabrikanten geïmplementeerd en heeft de kosten per megabyte gehalveerd, maar in plaats daarvan heeft het geleid tot flash-geheugenchips met lagere prestaties en een snellere verslechtering..

Tegenwoordig worden MLC-chips gebruikt in de overgrote meerderheid van USB-sticks, geheugenkaarten en SSD's. Traditionele chips, die één bit per cel opslaan, werden "SLC" (Single-Level Cell) genoemd en worden geproduceerd met als doel de markt te bedienen voor high-performance solid state drives (vooral modellen bedoeld voor de server markt). Hoewel ze veel duurder zijn, bieden ze betere prestaties en zijn ze duurzamer.

Aan de andere kant hebben we eenheden die zijn uitgerust met TLC-chips, die drie bits per cel opslaan in plaats van twee zoals MLC's, en daardoor de productiekosten per gigabyte met meer dan 33% verlagen. Aan de andere kant resulteert het gebruik van meer tussenspanningen in chips die sneller degraderen dan MLC's.

Verschillen tussen MLC en TLC

In werkelijkheid zijn er geen fysieke verschillen tussen de cellen op een MLC- en TLC-chip. In beide gevallen is de productietechniek bijna hetzelfde, maar er zijn verschillen in… maar ook de manier waarop de chip is geprogrammeerd. Wat MLC- en TLC-chips goedkoper maakt dan SLC's, is een simpele kwestie van rekenen: een 16 gigabyte NAND-chip kan aanleiding geven tot een 16 gigabyte SLC-chip, een 32 gigabyte MLC-chip of een TLC-chip van 48 gigabytes.

Ervan uitgaande dat de totale kosten van de chip $ 24 zijn, zouden we een kosten per gigabyte hebben van $ 0, 75 op de MLC en slechts $ 0, 50 op de FTA. Als u een fabrikant bent die geïnteresseerd is in het verkopen van SSD's met grote capaciteit voor een lage prijs, ligt het voor de hand welke van de twee opties voor u aantrekkelijker is.

Het grote probleem is niet alleen de duurzaamheid, maar ook de prestatie van de chips zelf, die afneemt bij het gebruik van meer bits. Een leesbewerking die 50 µs op een MLC-chip duurt, duurt 100 µs of meer op een TLC-chip.

Tegelijkertijd kost een schrijfbewerking van 900 µs of meer op een MLC-chip meer dan 2000 µs op de TLC, wat resulteert in een daling die evenredig is met de lees- en schrijfsnelheden van de schijven.

WIJ RADEN U AAN NEN geheugentypes in SSD: SLC, MLC, TLC en QLC

Het grootste probleem is echter de duurzaamheid. De levensduur van MLC-chips is slechts 10.000 cycli in de 50nm, terwijl in TLC-chips de levensduur 2.500 bewerkingen in de 50nm is.

Zelfs met het gebruik van sectoren en andere technieken die door huidige stuurprogramma's worden gebruikt om de levensduur van schijven te verlengen, zal een SSD van 128 GB op basis van 25nm TLC-chips gedurende de hele levensduur slechts 96 TB aan opnamen bevatten, het gebruik ervan erg veel. Ter vergelijking: een 128 GB-schijf op basis van 34nm MLC-chips zal 640 TB op schijf bevatten.

Een MLC-schijf zou een relatief lage levensduur hebben, maar is nog steeds acceptabel als we kijken naar de grote voordelen die flash-geheugen op andere gebieden biedt. De TLC-drive zou echter beperkt gebruik hebben en in veel gebruikssituaties na enkele jaren kunnen zijn uitgeput . Ik bedoel, ze zijn niet slecht, oké? Maar ze zijn van mindere kwaliteit.

Een SSD met TLC-geheugen is helemaal geschikt voor een normale gebruiker. Maar een MLC heeft een hogere kwaliteit en ze zijn aanwezig in de top van het assortiment van de fabrikant.

Veel fabrikanten hebben deze daling van de prestaties en betrouwbaarheid van het flash-geheugen kunnen compenseren met betere stuurprogramma's en het gebruik van een hoger percentage van de SSD, maar dat neemt niet weg dat de centrale vraag dat fabrikanten slechtere flash-geheugenchips produceren. met elke nieuwe generatie, die alleen vooruitgang boekt in verhouding tot de kosten.

Multi-Level Cell (MLC)

MLC is de standaard die tegenwoordig door de meeste solid-state schijven wordt gebruikt. De afkorting staat voor Multi-Level Cell en wordt gebruikt om NAND-flashgeheugens te beschrijven die de mogelijkheid hebben om 2 bits aan gegevens per cel op te slaan.

TLC is een evolutie van deze technologie en maakt het mogelijk om 3 bits aan gegevens per cel op te slaan, terwijl de Single-Level Cell (SLC) slechts één bit aan gegevens voor elke cel opslaat. Elk heeft voor- en nadelen, die we hierna zullen zien.

Het MLC-type is tegenwoordig vrij gebruikelijk en bestaat uit een proces dat gedifferentieerde spanningen gebruikt om een ​​geheugencel twee bits te laten opslaan (in theorie is het mogelijk om er meer op te slaan) in plaats van slechts één, zoals in de SLC.

Dankzij MLC-technologie zijn de kosten van flash-opslagapparaten gedaald, waardoor het aanbod van producten zoals USB-sticks en smartphones zelfs is gestegen met meer betaalbare prijzen.

Triple-Level Cell (TLC)

De naam zegt het al: het TLC-type slaat drie bits per cel op, waardoor het gegevensvolume dat in het apparaat kan worden opgeslagen aanzienlijk toeneemt. Het is de meest recente standaard die we op de markt hebben.

WIJ RADEN U AAN Corsair Dominator Platinum Special Edition en Vengeance LED

De prestaties zijn echter ook lager in vergelijking met MLC-technologie, we krijgen tenslotte acht mogelijke waarden met drie bits, daarom zijn er meer verschillende spanningen: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 en 111.

Hier is het belangrijkste voordeel de toename van de opslagruimte, omdat TLC-geheugens meestal langzamer zijn dan MLC-chips, die op hun beurt minder presteren dan SLC-technologie.

Toch zijn TLC- en MLC-geheugens sneller dan harde schijven, daarom is het gebruik ervan haalbaar in de meeste toepassingen: in veel situaties compenseert het niet om een ​​vrij snelle SSD te hebben, maar biedt het geen capaciteit van voldoende opslagruimte.

Wat zijn de voor- en nadelen?

Het grote voordeel van SSD's met TLC-technologie is de laagste prijs. Dit komt omdat de schijven met de technologie dichter zijn en meer gegevens opslaan met dezelfde hoeveelheid ruimte. Met andere woorden, ze hebben uiteindelijk een hogere kostenefficiëntie. Maar dit heeft, zoals alles in het leven, een prijs.

Solid State-schijven met TLC- technologie zijn uiteindelijk niet zo snel of zo duurzaam als MLC-modellen. Daarom zijn ze niet bedoeld voor professioneel gebruik.

Inderdaad, TLC solid-state schijven zijn beter geschikt voor thuisgebruikers. Voor dit type gebruikers is er geen merkbaar prestatieverschil, althans in de overgrote meerderheid van de gevallen.

Hoeveel opnamecycli ondersteunt u zonder uw vermogen om gegevens op te slaan te verliezen?

Het is duidelijk dat het aantal schrijfcycli dat door een cel wordt ondersteund, de levensduur beïnvloedt. Maar gelukkig is dit niet de enige factor. Er zijn twee andere van groot belang: de frequentie waarmee de waarde in de cel wordt gewijzigd (de frequentie waarmee deze wordt gelezen heeft geen invloed op de levensduur) en de capaciteit van de massaopslageenheid (in ons geval, vanaf de SSD of het solid state-apparaat) waarin het is geïnstalleerd.

Het belang van de frequentie van opnamebewerkingen is duidelijk: de frequentie van schrijfbewerkingen in een cel die tienduizend schrijfcycli van een weinig gebruikte eenheid ondersteunt of die statische gegevens opslaat, is klein. Deze cel zal daarom veel langer meegaan dan de andere, geïnstalleerd in een schijf die wordt gebruikt om dynamische gegevens op te slaan waarvan de waarden vaak veranderen en die altijd moeten worden herschreven.

Even belangrijk als de geheugenbank waar de gegevens op een SSD zijn opgeslagen, is de controller die erin zit, die fungeert als een interface tussen de SSD-schijf en de computer. Dit is de controller die beslist in welke cellen de gegevens worden opgeslagen.

WIJ RADEN U AAN De productie van DRAM-herinneringen zal in 2018 zeer beperkt blijven

In de afgelopen jaren waarin SSD's zich hebben verspreid, zijn de algoritmen die bepalen wat deze cellen zullen zijn, geperfectioneerd. Nieuwere controllers proberen de leesbewerkingen van de cellen die beschikbaar zijn op de SSD's zo homogeen mogelijk te verdelen, waardoor wordt voorkomen dat sommige cellen veel meer schrijfbewerkingen ontvangen dan andere.

In de begintijd van het gebruik van SSD's waren schijven relatief klein in capaciteit. 1TB-schijven zijn tegenwoordig direct beschikbaar. Welnu, als het totale aantal cellen waarin schrijfbewerkingen kunnen worden gedistribueerd sterk wordt verhoogd, wordt de frequentie waarmee elke cel wordt overschreven, in directe verhouding tot deze toename verlaagd.

Vandaar het belang van de capaciteit van de SSD wat betreft de lange levensduur. Maar toch, op MLC gebaseerde apparaten hebben een veel kortere levensduur dan op SLC gebaseerde apparaten.

Een ander belangrijk verschil is de snelheid waarmee schrijfbewerkingen worden uitgevoerd. Hoewel deze keer de leesbewerkingen niet interfereren. Om een ​​spanning te meten, volstaat het immers om een ​​sensor aan te brengen op de punten waar er een verschil in elektrische potentiaal is. Maar in het geval van schrijven is het anders.

Dit type geheugencel kan, zoals te zien is, acht verschillende waarden opslaan (000 ₂ = 010 tot 1112 = 710). De simpele observatie is voldoende om te laten zien dat het "schrijven" van een waarde (aanpassen van het spanningsniveau) veel gecompliceerder (en dus langzamer) is wanneer het aantal mogelijke waarden toeneemt. En door het spanningsbereik te vergroten, neemt het energieverbruik toe.

Temperatuurprobleem

Tot voor kort verspreidden geheugenmodules warmte, maar dit was nooit een probleem. Als het gaat om flashgeheugen met meerdere niveaus, is het echter anders.

Ze werken immers met hoge frequenties en gebruiken relatief hoge spanningen, twee belangrijke factoren als het gaat om warmteafvoer en dus een verhoogde spaandertemperatuur.

Dit is vooral delicaat als het gaat om MLC-geheugens, waar het aantal drempels van interne spanningen die de opgeslagen waarde identificeren groter is.

Dit komt omdat te hoge temperaturen deze drempels kunnen verstoren, wat de opgeslagen waarde wijzigt en de betrouwbaarheid van het geheugen volledig in gevaar brengt.

WIJ RADEN U AAN Samsung toont zijn 256 GB RDIMM-geheugens

Het resultaat is dat het absoluut niet raadzaam is om de bases van dit type geheugen bij zeer hoge bedrijfstemperaturen te bewaren. Om deze reden hebben sommige apparaten (bijvoorbeeld sommige Samsung SSD's) temperatuursensoren die het schrijven simpelweg vertragen (de metingen hebben, zoals altijd, weinig effect op de warmteafvoer) in gevallen waarin temperaturen boven 70 graden Celsius en keert pas terug naar normaal bedrijf als banken afkoelen tot onder deze grenswaarde.

Single-level geheugens (SLC) zijn veel toleranter voor hoge temperaturen. Dit komt omdat, omdat het slechts een van de twee toestanden kan aannemen, de tolerantie veel groter is dan de temperatuur die de spanningsdrempel enigszins verandert, dus de opgeslagen waarde verandert niet.

Zo worden eencellige SSD's, duurder maar bestand tegen hogere temperaturen, geclassificeerd als "industrieel", terwijl MLC's, die in een lager temperatuurbereik moeten werken, als "commercieel" worden geclassificeerd.

Aanbevolen SSD

Corsair Force MP500 - Solid State Drive, 120 GB SSD, M.2 PCIe Gen. 3 x4 NVMe-SSD, leessnelheid tot 2.300 MB / s CORSAIR NVMe M.2 SSD-schijven zorgen voor prestatieniveau in één formaat Compacte Corsair Force-serie LE - 480 GB Solid State Drive (SATA 3, 6 GB / s, TLC NAND) (CSSD-F480GBLEB) Met schrijfsnelheid van 530 MB / s en leessnelheid van 560 MB / s; 480 opslagcapaciteit en 6 Gbit / s GB gegevensoverdrachtsnelheid Corsair Neutron Xti - 240 GB vaste harde schijf (seriële ATA III, MLC, 0-70 C, 2, 5 ", -40-85 C), kleur zwart y Rode stabiele prestaties en zeer hoge aanhoudende overdrachtssnelheden Samsung 850 EVO - Solid Hard Drive (250 GB, Serial ATA III, 540 MB / s, 2, 5 "), zwarte SSD-opslagcapaciteit van 250 GB; Sequentiële leessnelheid tot 540 MB / s en schrijfsnelheid tot 520 MB / s 63, 26 EUR Samsung 960 EVO NVMe M.2 - 500 GB vaste harde schijf (Samsung V-NAND, PCI Express 3.0 x4, NVMe, AES 256-bit, 0-70 C) 500 GB SSD-opslagcapaciteit; Samsung V-NAND-geheugens, NVMe-interface en Polaris-controller 183, 86 EUR

Conclusie

De MLC heeft een langere levensduur dan de TLC, omdat het gemakkelijker is om de 4 mogelijke spanningsstatussen te onderscheiden dan de 8 met een kleinere foutmarge. Dit is ook de reden waarom een TLC SSD goedkoper is en we vinden hem in low en medium range SSD's.

We weten nu dat op MLC-geheugen gebaseerde SSD's duurder zijn dan TLC's, een lagere datadichtheid hebben, sneller zijn en hogere temperaturen kunnen weerstaan, met een langere levensduur en minder stroom verbruiken. Wat vind je van alles? Na het lezen van het artikel vertel je ons alvast je indrukken!