Dischi ssd con memorie tlc vs mlc

Il grande boom della memoria flash si è verificato tra il 2004 e il 2005, quando una combinazione di due fattori ha causato un rapido calo dei prezzi per megabyte. Dove i dischi di smartphone e SSD hanno iniziato a notare una riduzione, ma solo il passare del tempo ci ha fatto avere prezzi più interessanti, anche se ultimamente sembra che non siano a causa del lavoro e aumentano di nuovo i prezzi. Vuoi conoscere la differenza tra memorie TLC vs MLC? Spieghiamo tutto ciò che devi sapere!

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Unità SSD con memorie TLC vs MLC

Il primo è stato il brutale aumento della produzione e della concorrenza tra i produttori, che ha abbassato i prezzi. Oltre a giganti come Samsung e Toshiba, anche Intel e AMD hanno investito ingenti somme di denaro nella produzione di memorie flash.

La seconda è stata l'introduzione della tecnologia MLC (Multi-Level Cell), in cui ogni cella ha continuato a memorizzare due bit anziché solo uno. Ciò è stato possibile grazie all'uso di tensioni intermedie. La tecnologia MLC è stata implementata più o meno simultaneamente da vari produttori e ha ridotto della metà il costo per megabyte, ma invece ha portato a chip di memoria flash con prestazioni inferiori e degrado più rapidamente..

Oggi, i chip MLC sono quelli utilizzati nella stragrande maggioranza di chiavette USB, schede di memoria e SSD. I chip tradizionali, che memorizzano un bit per cella, sono diventati "SLC" (Single-Level Cell) e sono prodotti con l'obiettivo di servire il mercato per unità a stato solido ad alte prestazioni (in particolare i modelli destinati al mercato dei server). Sebbene molto più costosi, offrono prestazioni migliori e sono più durevoli.

All'altro estremo, abbiamo unità dotate di chip TLC, che memorizzano tre bit per cella, anziché due come MLC, e quindi riducono il costo di produzione per gigabyte di oltre il 33%. D'altra parte, l'uso di più tensioni intermedie si traduce in chip che si degradano più velocemente degli MLC.

Differenze tra MLC e TLC

In verità, non ci sono differenze fisiche tra le cellule su un chip MLC e TLC. In entrambi i casi, la tecnica di produzione è quasi la stessa ma ci sono differenze in esse… ma anche il modo in cui il chip è programmato. Ciò che rende i chip MLC e TLC più economici degli SLC è una semplice questione di aritmetica: un chip NAND da 16 gigabyte può generare un chip SLC da 16 gigabyte, un chip MLC da 32 gigabyte o un chip TLC di 48 gigabyte.

Supponendo che il costo totale del chip sia di $ 24, avremmo un costo per gigabyte di $ 0, 75 sull'MLC e solo $ 0, 50 sull'FTA. Se sei un produttore interessato a vendere SSD di grande capacità a un prezzo basso, sarebbe ovvio quale delle due opzioni sarebbe più attraente per te.

Il grosso problema non è solo la durata, ma anche le prestazioni dei chip stessi, che diminuiscono con l'uso di più bit. Un'operazione di lettura che richiede 50 µs su un chip MLC richiederà 100 µs o più su un chip TLC.

Allo stesso tempo, un'operazione di scrittura che richiede 900 µs o più su un chip MLC richiede più di 2000 µs sul TLC, con conseguenti cadute proporzionali alle velocità di lettura e scrittura delle unità.

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Il problema più grande, tuttavia, è la durata. La durata della vita dei chip MLC è di soli 10.000 cicli nei 50nm, mentre nei chip TLC la durata della vita è di 2.500 operazioni nei 50nm.

Anche con l'uso di settori e altre tecniche impiegate dagli attuali driver per prolungare la durata delle unità, un SSD da 128 GB basato sui chip TLC da 25 nm porterà solo 96 TB di registrazioni per tutta la sua durata, limitando il suo uso molto. Per fare un confronto, un disco da 128 GB basato su chip MLC da 34 nm trasporterà 640 TB su disco.

Un disco MLC avrebbe una durata relativamente bassa, ma comunque accettabile se si considerano i grandi vantaggi offerti dalla memoria flash in altre aree. L'unità TLC, tuttavia, avrebbe un uso limitato e in molte situazioni d'uso potrebbe esaurirsi dopo diversi anni. Voglio dire, non sono male, ok? Ma sono di qualità inferiore.

Un SSD con memoria TLC è totalmente adatto per un utente normale. Ma un MLC ha una qualità superiore e sono presenti nella fascia alta dei produttori.

Molti produttori sono stati in grado di compensare questo calo delle prestazioni e dell'affidabilità della memoria flash con driver migliori e l'uso di una percentuale maggiore di SSD, ma ciò non nega la questione centrale che i produttori stanno producendo chip di memoria flash peggiori. con ogni nuova generazione, facendo progressi solo in relazione ai costi.

Cella multi-livello (MLC)

MLC è lo standard utilizzato oggi dalla maggior parte delle unità a stato solido. L'acronimo sta per Multi-Level Cell ed è usato per descrivere memorie flash NAND che hanno la capacità di memorizzare 2 bit di dati per cella.

TLC è un'evoluzione di questa tecnologia e consente di memorizzare 3 bit di dati per cella, mentre la cella a livello singolo (SLC) memorizza solo un bit di dati per ogni cella. Ognuno ha vantaggi e svantaggi, che vedremo in seguito.

Il tipo MLC è abbastanza comune oggi e consiste in un processo che utilizza tensioni differenziate per fare in modo che una cella di memoria memorizzi due bit (in teoria, è possibile farlo memorizzare di più) invece di uno solo, come nell'SLC.

Grazie alla tecnologia MLC, i costi dei dispositivi di archiviazione flash sono diminuiti, aumentando persino l'offerta di prodotti come chiavette USB e smartphone a prezzi più convenienti.

Cella a tre livelli (TLC)

Il nome stesso lo indica: il tipo TLC memorizza tre bit per cella, quindi il volume di dati che può essere memorizzato nell'unità aumenta considerevolmente. È lo standard più recente che abbiamo sul mercato.

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Tuttavia, le prestazioni sono anche inferiori rispetto alla tecnologia MLC, dopo tutto otteniamo otto possibili valori con tre bit, motivo per cui ci sono più varietà di tensioni: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 e 111.

Qui, il vantaggio principale è l'aumento dello spazio di archiviazione, poiché le memorie TLC sono generalmente più lente dei chip MLC, che, a loro volta, hanno prestazioni inferiori rispetto alla tecnologia SLC.

Tuttavia, le memorie TLC e MLC sono più veloci dei dischi rigidi, motivo per cui il loro uso è fattibile nella maggior parte delle applicazioni: in molte situazioni, non compensa un SSD abbastanza veloce, ma non offre una capacità di abbastanza spazio.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi?

Il grande vantaggio delle unità a stato solido con tecnologia TLC è nel loro prezzo più basso. Questo perché le unità con la tecnologia sono più dense e memorizzano più dati con la stessa quantità di spazio. In altre parole, finiscono per avere una maggiore efficienza in termini di costi. Ma questo, come tutto nella vita, ha un prezzo.

Le unità a stato solido con tecnologia TLC finiscono per non essere veloci o resistenti come i modelli MLC. Pertanto, non sono indicati per l'uso professionale.

In effetti, le unità a stato solido TLC sono più adatte per gli utenti domestici. Per questi tipi di utenti, non vi è alcuna differenza prestazionale evidente, almeno nella stragrande maggioranza dei casi.

Quanti cicli di registrazione supportate senza perdere la capacità di memorizzare i dati?

È chiaro che il numero di cicli di scrittura supportati da una cella influisce sulla sua vita utile. Ma per fortuna, non è l'unico fattore. Ne esistono altri due di grande importanza: la frequenza con cui viene modificato il valore contenuto nella cella (la frequenza con cui viene letta non ha alcuna influenza sulla vita utile) e la capacità dell'unità di memoria di massa (nel nostro caso, dall'SSD o dal dispositivo a stato solido) in cui è installato.

L'importanza della frequenza delle operazioni di registrazione è ovvia: la frequenza delle operazioni di scrittura in una cella che supporta diecimila cicli di scrittura di un'unità poco utilizzata o che memorizza dati statici è piccola. Questa cella, quindi, durerà molto più a lungo dell'altra, installata in un'unità utilizzata per archiviare dati dinamici i cui valori cambiano spesso e devono essere riscritti in ogni momento.

Importante quanto il banco di memoria in cui sono archiviati i dati su un SSD è il controller al suo interno, che funge da interfaccia tra il disco SSD e il computer. Questo è il controller che decide in quali celle verranno archiviati i dati.

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Durante questi ultimi anni in cui gli SSD si sono diffusi, gli algoritmi che determinano quale saranno queste cellule saranno stati perfezionati. I controller più recenti cercano di distribuire le operazioni di lettura delle celle disponibili sugli SSD nel modo più omogeneo possibile, impedendo ad alcune celle di ricevere molte più operazioni di scrittura rispetto ad altre.

All'inizio dell'utilizzo degli SSD, le unità avevano una capacità relativamente ridotta. Le unità da 1 TB sono prontamente disponibili oggi. Bene, se il numero totale di celle in cui è possibile distribuire le operazioni di scrittura viene notevolmente aumentato, la frequenza con cui ogni cella viene sovrascritta viene ridotta in proporzione diretta a questo aumento.

Da qui l'importanza della capacità dell'SSD per quanto riguarda la sua longevità. Tuttavia, i dispositivi basati su MLC hanno una durata molto più breve di quelli basati su SLC.

Un'altra differenza importante è la velocità con cui vengono eseguite le operazioni di scrittura. Anche se questa volta, le operazioni di lettura non interferiscono. Dopotutto, per misurare una tensione è sufficiente applicare un sensore nei punti in cui esiste una differenza nel potenziale elettrico. Ma nel caso della scrittura, la cosa è diversa.

Questo tipo di cella di memoria, come si può vedere, può memorizzare otto diversi valori (da 000 ₂ = 010 a 1112 = 710). La semplice osservazione è sufficiente per dimostrare che "scrivere" un valore (regolando il livello di tensione) è molto più complicato (e quindi più lento) quando aumenta il numero di valori possibili. E, aumentando l'intervallo di tensione, aumenta il consumo di energia.

Problema di temperatura

Fino a poco tempo fa, i moduli di memoria dissipavano il calore, ma questo non era mai un problema. Tuttavia, quando si tratta di memoria flash multilivello, è diverso.

Dopotutto, funzionano ad alte frequenze e usano tensioni relativamente alte, due fattori importanti quando si tratta di dissipazione del calore e quindi aumento della temperatura del chip.

Ciò è particolarmente delicato quando si tratta di memorie MLC, in cui il numero di soglie di tensioni interne che identificano il valore memorizzato è maggiore.

Questo perché temperature troppo elevate possono interferire con queste soglie, il che modifica il valore memorizzato e compromette completamente l'affidabilità della memoria.

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Il risultato è che non è assolutamente consigliabile che le basi di questo tipo di memoria siano mantenute a temperature operative molto elevate. Per questo motivo alcuni dispositivi (ad esempio alcuni SSD Samsung) hanno sensori di temperatura che rallentano semplicemente le scritture (le letture, come sempre, hanno scarso effetto sulla dissipazione del calore) nei casi in cui le temperature sopra 70 gradi Celsius e ritornano al normale funzionamento solo quando le banche si raffreddano al di sotto di questo valore limite.

Le memorie a livello singolo (SLC) sono molto più tolleranti alle alte temperature. Questo perché poiché può assumere solo uno dei due stati, la tolleranza è molto maggiore della temperatura che modifica leggermente la soglia di tensione, quindi il valore memorizzato non cambia.

Pertanto, gli SSD a cella singola, più costosi ma resistono a temperature più elevate, sono classificati come "industriali", mentre gli MLC, che devono operare in un intervallo di temperatura inferiore, sono classificati come "commerciali".

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conclusione

L'MLC ha una vita utile più lunga rispetto al TLC, perché è più facile distinguere i 4 stati di tensione possibili rispetto agli 8 che hanno un margine di errore più piccolo. Questo è anche il motivo per cui un SSD TLC è più economico e lo troviamo in SSD di fascia bassa e media.

Ora sappiamo che gli SSD basati su memoria MLC sono più costosi dei TLC, resistono a una densità di dati inferiore, sono più veloci e possono resistere a temperature più elevate, con una durata più lunga e consumano meno energia. Cosa ne pensi di tutto? Ci racconti già le tue impressioni, dopo aver letto l'articolo!