NAND ఫ్లాష్ SLC, MLC, TLC, QLC యొక్క వివిధ గ్రేడ్‌ల SSD చిప్‌ల మధ్య వ్యత్యాసాన్ని అర్థం చేసుకోండి

NAND ఫ్లాష్ యొక్క పూర్తి పేరు ఫ్లాష్ మెమరీ, ఇది అస్థిరత లేని మెమరీ పరికరానికి చెందినది (నాన్-వోలటైల్ మెమరీ పరికరం).ఇది ఫ్లోటింగ్ గేట్ ట్రాన్సిస్టర్ డిజైన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఛార్జీలు ఫ్లోటింగ్ గేట్ ద్వారా లాక్ చేయబడతాయి.ఫ్లోటింగ్ గేట్ ఎలక్ట్రికల్‌గా వేరుచేయబడినందున, వోల్టేజ్ తొలగించబడిన తర్వాత కూడా గేట్‌కు చేరుకునే ఎలక్ట్రాన్‌లు చిక్కుకుపోతాయి.ఇది ఫ్లాష్ అస్థిరతకు హేతువు.అటువంటి పరికరాలలో డేటా నిల్వ చేయబడుతుంది మరియు పవర్ ఆఫ్ చేయబడినప్పటికీ కోల్పోదు.
వివిధ నానోటెక్నాలజీ ప్రకారం, NAND ఫ్లాష్ SLC నుండి MLCకి, ఆపై TLCకి పరివర్తనను అనుభవించింది మరియు QLC వైపు కదులుతోంది.NAND ఫ్లాష్ దాని పెద్ద సామర్థ్యం మరియు వేగవంతమైన వ్రాత వేగం కారణంగా eMMC/eMCP, U డిస్క్, SSD, ఆటోమొబైల్, ఇంటర్నెట్ ఆఫ్ థింగ్స్ మరియు ఇతర ఫీల్డ్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

SLC (ఇంగ్లీష్ పూర్తి పేరు (సింగిల్-లెవల్ సెల్ - SLC) అనేది ఒక-స్థాయి నిల్వ
SLC సాంకేతికత యొక్క లక్షణం ఏమిటంటే ఫ్లోటింగ్ గేట్ మరియు మూలం మధ్య ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ సన్నగా ఉంటుంది.డేటాను వ్రాసేటప్పుడు, ఫ్లోటింగ్ గేట్ యొక్క ఛార్జ్‌కు వోల్టేజ్‌ని వర్తింపజేయడం ద్వారా నిల్వ చేయబడిన ఛార్జ్ తొలగించబడుతుంది మరియు ఆపై మూలం గుండా వెళుతుంది., అంటే, 0 మరియు 1 యొక్క రెండు వోల్టేజ్ మార్పులు మాత్రమే 1 సమాచార యూనిట్‌ను నిల్వ చేయగలవు, అంటే 1 బిట్/సెల్, ఇది వేగవంతమైన వేగం, సుదీర్ఘ జీవితం మరియు బలమైన పనితీరుతో వర్గీకరించబడుతుంది.ప్రతికూలత ఏమిటంటే సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది.

MLC (ఇంగ్లీష్ పూర్తి పేరు మల్టీ-లెవల్ సెల్ - MLC) అనేది బహుళ-పొర నిల్వ
ఇంటెల్ (ఇంటెల్) మొదటిసారిగా సెప్టెంబరు 1997లో MLCని విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేసింది. రెండు యూనిట్ల సమాచారాన్ని ఫ్లోటింగ్ గేట్‌లో (ఫ్లాష్ మెమరీ సెల్‌లో ఛార్జ్ నిల్వ చేయబడిన భాగం) నిల్వ చేసి, ఆపై వివిధ పొటెన్షియల్స్ (లెవెల్) ఛార్జ్‌ను ఉపయోగించడం దీని పని. ), మెమరీలో నిల్వ చేయబడిన వోల్టేజ్ నియంత్రణ ద్వారా ఖచ్చితమైన పఠనం మరియు వ్రాయడం.
అంటే, 2bit/సెల్, ప్రతి సెల్ యూనిట్ 2bit సమాచారాన్ని నిల్వ చేస్తుంది, మరింత క్లిష్టమైన వోల్టేజ్ నియంత్రణ అవసరం, 00, 01, 10, 11 నాలుగు మార్పులు ఉన్నాయి, వేగం సాధారణంగా సగటు, జీవితం సగటు, ధర సగటు, గురించి 3000—10000 సార్లు చెరిపివేయడం మరియు జీవితాన్ని వ్రాయడం. MLC పెద్ద సంఖ్యలో వోల్టేజ్ గ్రేడ్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా పనిచేస్తుంది, ప్రతి సెల్ రెండు బిట్‌ల డేటాను నిల్వ చేస్తుంది మరియు డేటా సాంద్రత సాపేక్షంగా పెద్దది మరియు ఒకేసారి 4 కంటే ఎక్కువ విలువలను నిల్వ చేయగలదు.అందువల్ల, MLC నిర్మాణం మెరుగైన నిల్వ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది.

TLC (ఇంగ్లీష్ పూర్తి పేరు ట్రినరీ-లెవల్ సెల్) అనేది మూడు-స్థాయి నిల్వ
TLC ప్రతి సెల్‌కు 3బిట్.ప్రతి సెల్ యూనిట్ 3బిట్ సమాచారాన్ని నిల్వ చేస్తుంది, ఇది MLC కంటే 1/2 ఎక్కువ డేటాను నిల్వ చేయగలదు.000 నుండి 001 వరకు 8 రకాల వోల్టేజ్ మార్పులు ఉన్నాయి, అంటే 3బిట్/సెల్.8LC అని పిలువబడే ఫ్లాష్ తయారీదారులు కూడా ఉన్నారు.అవసరమైన యాక్సెస్ సమయం ఎక్కువ, కాబట్టి బదిలీ వేగం నెమ్మదిగా ఉంటుంది.
TLC యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ధర చౌకగా ఉంటుంది, మెగాబైట్‌కు ఉత్పత్తి ఖర్చు అత్యల్పంగా ఉంటుంది మరియు ధర చౌకగా ఉంటుంది, కానీ జీవితం చిన్నది, కేవలం 1000-3000 జీవితాన్ని చెరిపివేస్తుంది మరియు తిరిగి వ్రాయవచ్చు, కానీ భారీగా పరీక్షించబడిన TLC కణాల SSD చేయగలదు. సాధారణంగా 5 సంవత్సరాలకు పైగా ఉపయోగించబడుతుంది.

QLC (ఇంగ్లీష్ పూర్తి పేరు క్వాడ్రపుల్-లెవల్ సెల్) నాలుగు-పొర నిల్వ యూనిట్
QLCని 4bit MLC అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది నాలుగు-పొరల నిల్వ యూనిట్, అంటే 4bits/సెల్.వోల్టేజ్‌లో 16 మార్పులు ఉన్నాయి, అయితే సామర్థ్యాన్ని 33% పెంచవచ్చు, అంటే, TLCతో పోలిస్తే వ్రాత పనితీరు మరియు చెరిపివేసే జీవితం మరింత తగ్గుతుంది.నిర్దిష్ట పనితీరు పరీక్షలో, మెగ్నీషియం ప్రయోగాలు చేసింది.రీడ్ స్పీడ్ పరంగా, SATA ఇంటర్‌ఫేస్‌లు రెండూ 540MB/Sకి చేరుకోగలవు.QLC వ్రాత వేగంలో అధ్వాన్నంగా పనిచేస్తుంది, ఎందుకంటే దాని P/E ప్రోగ్రామింగ్ సమయం MLC మరియు TLC కంటే ఎక్కువ, వేగం నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు నిరంతర వ్రాత వేగం 520MB/s నుండి 360MB/s వరకు ఉంటుంది, యాదృచ్ఛిక పనితీరు 9500 IOPS నుండి 5000కి పడిపోయింది. IOPS, దాదాపు సగం నష్టం.

PS: ప్రతి సెల్ యూనిట్‌లో ఎక్కువ డేటా నిల్వ చేయబడితే, యూనిట్ ప్రాంతానికి ఎక్కువ సామర్థ్యం ఉంటుంది, కానీ అదే సమయంలో, ఇది వివిధ వోల్టేజ్ స్థితుల పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది, ఇది నియంత్రించడం చాలా కష్టం, కాబట్టి NAND ఫ్లాష్ చిప్ యొక్క స్థిరత్వం అధ్వాన్నంగా మారుతుంది మరియు సేవా జీవితం తక్కువగా ఉంటుంది, ప్రతి దాని స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి.

(NAND ఫ్లాష్ జీవితాన్ని చదవడం మరియు వ్రాయడం అనేది సూచన కోసం మాత్రమే)
నాలుగు రకాల NAND ఫ్లాష్ మెమరీ పనితీరు భిన్నంగా ఉందని చూడటం కష్టం కాదు.SLC యొక్క యూనిట్ సామర్థ్యానికి అయ్యే ఖర్చు ఇతర రకాల NAND ఫ్లాష్ మెమరీ కణాల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, అయితే దాని డేటా నిలుపుదల సమయం ఎక్కువ మరియు పఠన వేగం వేగంగా ఉంటుంది;QLC పెద్ద సామర్థ్యం మరియు తక్కువ ధరను కలిగి ఉంది, కానీ దాని తక్కువ విశ్వసనీయత మరియు దీర్ఘాయువు కారణంగా లోపాలు మరియు ఇతర లోపాలను ఇంకా అభివృద్ధి చేయవలసి ఉంది.

ఉత్పత్తి వ్యయం, చదవడం మరియు వ్రాయడం వేగం మరియు సేవా జీవితం యొక్క కోణం నుండి, నాలుగు వర్గాల ర్యాంకింగ్:
SLC>MLC>TLC>QLC;
ప్రస్తుత ప్రధాన స్రవంతి పరిష్కారాలు MLC మరియు TLC.SLC ప్రధానంగా మిలిటరీ మరియు ఎంటర్‌ప్రైజ్ అప్లికేషన్‌లను లక్ష్యంగా చేసుకుంది, అధిక-వేగంతో వ్రాయడం, తక్కువ ఎర్రర్ రేట్ మరియు ఎక్కువ కాలం మన్నిక ఉంటుంది.MLC ప్రధానంగా వినియోగదారు-గ్రేడ్ అప్లికేషన్‌లను లక్ష్యంగా చేసుకుంది, దీని సామర్థ్యం SLC కంటే 2 రెట్లు ఎక్కువ, తక్కువ ధర, USB ఫ్లాష్ డ్రైవ్‌లు, మొబైల్ ఫోన్‌లు, డిజిటల్ కెమెరాలు మరియు ఇతర మెమరీ కార్డ్‌లకు అనుకూలం మరియు నేడు వినియోగదారు-గ్రేడ్ SSDలో కూడా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది .

NAND ఫ్లాష్ మెమరీని రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: వివిధ ప్రాదేశిక నిర్మాణాల ప్రకారం 2D నిర్మాణం మరియు 3D నిర్మాణం.ఫ్లోటింగ్ గేట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు ప్రధానంగా 2D ఫ్లాష్ కోసం ఉపయోగించబడతాయి, అయితే 3D ఫ్లాష్ ప్రధానంగా CT ట్రాన్సిస్టర్‌లు మరియు ఫ్లోటింగ్ గేట్‌లను ఉపయోగిస్తుంది.ఒక సెమీకండక్టర్, CT అనేది ఒక అవాహకం, రెండూ స్వభావం మరియు సూత్రంలో విభిన్నంగా ఉంటాయి.తేడా ఏమిటంటే:

2D నిర్మాణం NAND ఫ్లాష్
మెమరీ కణాల యొక్క 2D నిర్మాణం చిప్ యొక్క XY ప్లేన్‌లో మాత్రమే అమర్చబడి ఉంటుంది, కాబట్టి 2D ఫ్లాష్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించి అదే పొరలో అధిక సాంద్రతను సాధించడానికి ఏకైక మార్గం ప్రక్రియ నోడ్‌ను కుదించడం.
ప్రతికూలత ఏమిటంటే NAND ఫ్లాష్‌లో లోపాలు చిన్న నోడ్‌ల కోసం చాలా తరచుగా ఉంటాయి;అదనంగా, ఉపయోగించగల అతి చిన్న ప్రాసెస్ నోడ్‌కు పరిమితి ఉంది మరియు నిల్వ సాంద్రత ఎక్కువగా ఉండదు.

3D నిర్మాణం NAND ఫ్లాష్
నిల్వ సాంద్రతను పెంచడానికి, తయారీదారులు 3D NAND లేదా V-NAND (నిలువు NAND) సాంకేతికతను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది Z-ప్లేన్‌లోని మెమరీ కణాలను అదే పొరపై పేర్చుతుంది.

3D NAND ఫ్లాష్‌లో, మెమరీ సెల్‌లు 2D NANDలో క్షితిజ సమాంతర స్ట్రింగ్‌ల కంటే నిలువు స్ట్రింగ్‌లుగా కనెక్ట్ చేయబడతాయి మరియు ఈ విధంగా నిర్మించడం అదే చిప్ ప్రాంతానికి అధిక బిట్ సాంద్రతను సాధించడంలో సహాయపడుతుంది.మొదటి 3D ఫ్లాష్ ఉత్పత్తులు 24 లేయర్‌లను కలిగి ఉన్నాయి.