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三种存储技术(MLC、TLC和SLC)之间的区别及比较

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    2020-8-28 15:14
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    [LV.1]初来乍到

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    1#
    发表于 2021-2-23 13:53 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    x
      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。
    5 ^8 z& |% F+ ~) a* k, s# |- Y' u
      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。$ R" n0 a3 D" @( b4 D3 N$ c
    ! D0 J; y1 N9 ~9 Q- s% y( d
      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。
    4 e2 m6 Z* g4 ~$ O+ ?& n! _: X' y% o; s( e6 [/ D) ~% B
      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。) ~* {7 P2 x+ X0 w

    + ?, p% E0 a& ?6 r* E. b3 u  q& D) A  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。" _- o4 T; j- `! l3 L2 H

    9 u) R; n# R7 J% `' R  I6 @  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%。$ h( c1 _! `6 N6 Y3 p6 G( f8 B

    ! ^3 Z! H2 N& @  U盘MP3中使用的SLC、MLC、TLC闪存芯片的区别:  f0 z2 g* D* N9 t8 K! M
    6 V9 ~+ O' G  |; @! U: G+ G
      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6 l8 e3 j' W) z2 I8 n+ ]
    ; v  o4 N: y1 `* U
      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
    % r8 @5 v) f, S, s  p* m- C
    5 F1 n9 y: X( P- w  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。
    % {- T1 C6 N  E( _; I, f$ c6 O+ f: r, v. f( {( i5 r
      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。; r3 Q$ C1 j3 |# E
      K9 M3 F. G  y0 y5 i. |. a
      下面是SLC、MLC、TLC三代闪存的寿命差异
    / z/ j* R% T) y; P# u8 u# I9 a
    " t* c3 O/ w6 `! Z5 V5 r9 k( r- D: c  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。
    / u+ ?5 Q  f- V; m7 a- m" V$ |
      D" L6 f6 }4 Y0 u: {1 t  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】。
    6 @2 P% V; L* C% G" Z$ T! P2 @1 ]7 {7 K% z) J9 n2 q
      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】。8 J- W/ C5 V9 {

    2 G  l3 d# o) }' V; h- z: s  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。
    8 q5 k7 M1 [" I2 _0 _& _/ Y2 q
    . F: |/ z( x8 B! D' P: @3 x  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。
    2 c/ a/ S/ }/ O* B; x9 X/ J
    2 @, E- j& @, {+ n. N( @5 k  许多人对闪存的SLC和MLC区分不清。就拿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。
    4 P+ @2 k- @8 H7 w- {$ h! e$ k, V% ?1 E6 J* k& F2 u
      什么是SLC?/ m% J8 |  P% o" @) X

    " [) c- z, o# I% l  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。$ H- E2 l, A; N- V" r  [

    ; `1 t0 o+ b+ @/ z8 u1 t; E$ j7 A  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。+ B- U  n* A5 F( A. p

    $ H* h, q4 i% P  f( A. \$ \  什么是MLC?4 v! V- D; Z- t# @- |! A: {4 t

    3 M( f& J. k8 I8 i1 ^0 z  W  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。" t" y- c# w! G1 ^, h2 M

    ; b5 h4 s) l- F8 \# u& M  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。. ?! j9 a  \& k. K8 @) e: m

    " `( o3 y; |; Q* @  与SLC比较MLC的优势:
    # U- m& r2 O* J' ], c: n0 s$ r! D4 }/ v
      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。
    0 ~6 \3 t* L! P7 ~5 [
    0 v! @' o8 ^; a' x0 W; A- N9 y  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。( R6 E/ L& f* z9 c7 U
    : u9 a) c3 m1 [
      与SLC比较MLC的缺点:
    * H1 |# [8 D: I, d
    5 m4 U) ]' D( E7 L! ?6 O! Y  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。' A* N) B; a! }7 Q5 _

    % y+ Y# v3 a$ M  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。* j/ j0 ~2 D. R' a

    0 y! l) N, K" T+ c  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。: C6 r+ }  y$ K/ X) I, p) ]

    % w1 S1 Q2 l1 x$ E" G  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。
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     楼主| 发表于 2021-2-23 13:53 | 只看该作者
    SLC、MLC、TLC三代闪存
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