闪存(移动硬盘、U盘)芯片那些事

说到闪存,无处不在,ipad内存、手机内部内存、U盘、固态硬盘、相机内存,本质上都是闪存,闪存价格和性能一般由自身芯片决定。一般来讲闪存芯片有3种:SLC(Single Layer Cell单层单元)、MLC(Multi-Level Cell多层单元)和TLC(Triple-Level Cell)。

  • SLC(Single Layer Cell单层单元):闪存早期架构,1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料。
  • MLC(Multi-Level Cell多层单元):继SLC之后,1个存储器储存单元存放2位元。
  • TLC(Triple-Level Cell)。2009年问世。1个存储器储存单元可存放3位元,成本进一步大幅降低。

价格:SLC(贵)>MLC>TLC(便宜)

寿命:SLC(10万次)>MLC(1万次)>TLC(约500次)     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。

传输速度:SLC(快)>MLC>TLC(慢)

应用:SLC(优质闪存);MLC(相机、手机内存、固态硬盘);TLC(低价U盘、MP3内存)

明白了上述区别,就可以按照不同特性选择适合自己闪存。例如,如果对容量要求不高,但对质量、数据的安全性、寿命等方面要求较高,那么SLC闪存芯片是首选。但大容量的SLC闪存芯片成本比MLC闪存芯片高很多,单个G的售价也高出不少,考虑这个可以采用MCL的产品。如果只是转移数据或者用作日常数据多备份,可考虑采用价格低容量的TLC型U盘。

 引申阅读

TLC

TLC = Triple-Level Cell,即3bit/cell,它的寿命短,速度慢,约500-5000次擦写寿命.现在U盘多为MLC,TLC也有一部分,将来TLC会占大部分市场.

  一种名为TLC的架构(有些地方称3LC)已批量应用于闪存芯片上,这种架构与MLC采用近似原理,只不过MLC是1个单元2个bit,而TLC则是1个单元3个bit,回想一下MLC和SLC的差距,基本上TLC在同样的方面比MLC还要差上一大截.与MLC相似的是,这种技术同样是在价格上占了优势,比MLC更便宜,不过寿命/速度则更差于MLC,而且TLC通常是和高制程同时出现的,导致目前一些采用TLC的U盘速度惨不忍睹,寿命更是没底(有人说只能达到1000多次). 想想这2年.一些数码发烧友以昂贵的价格购买SLC芯片的U盘,体验性能或是存放贵重资料,再过1、2年,可能就能看到数码发烧友摒弃TLC,争相购买MLC芯片U盘的情景了。

  tlc的寿命500次是第一代工艺不成熟的时候,第二代第三代早就超过这个数字,目前hynix的tlc官方pdf标称寿命2500-5000次,东芝的更高。

  TLC的数据保存期限是个问题。具体参数未知,一般认为写入后断电状态(通电状态保存期会缩短)30℃保存,SLC可安全保存10年,34nm MLC是1年,工业级MLC是3个月(牺牲保存期限和写入速度来换取3万次的写入耐久度),TLC是多少还没有说法,但可以肯定达不到同制程MLC的一 半。如果TLC的U盘摆一久拿出来用,发现都成了乱码,才叫杯具!但这并不是最渣的,向下还有1个单元4个bit的QLC,关于QLC这里就不多介绍了。

  现在U盘很多用的就是这种芯片了,比如低价位的大多都是采用这样的芯片的,而高价位的一般都是MLC的,只有一些昂贵的极品超高速u盘才采用SLC。

http://baike.baidu.com/view/110778.htm#6

 

MLC

简介

  要解释MLC的话,必然要提到SLC。MLC和SLC属于两种不同类型的NAND FLASH存储器,可以用来作为MP3播放器、移动存储盘等产品的存储介质。SLC全称是Single-Level Cell,即单层单元闪存,而MLC全称则是Multi-Level Cell,即为多层单元闪存。它们之间的区别,在于SLC每一个单元,只能存储一位数据,MLC每一个单元可以存储两位数据,MLC的数据密度要比SLC 大一倍。

  从名次解释上来看,当然MLC密度要大,自然有其优势,成本上来说,MLC也具有很大的优势。据了解,不少芯片厂商开始从SLC制程转向MLC制程,06年8月,三星正式从SLC转向MLC,06年10月份,三星已经开始大批量的生产MLC闪存芯片。目前三星采用的芯片编号为K9G****** K9L*****的芯片为MLC芯片,而现代采用编号为:HYUU**** HYUV***芯片也是MLC芯片。

特点

  SLC的特点是成本高、容量小、速度快,而MLC的特点是容量大成本低,但是速度慢。MLC的每个单元是2bit的,相对SLC来说整整多了一倍。不过,由于每个MLC存储单元中存放的资料较多,结构相对复杂,出错的几率会增加,必须进行错误修正,这个动作导致其性能大幅落后于结构简单的SLC闪存。此外,SLC闪存的优点是复写次数高达100000次,比MLC闪存高10倍。此外,为了保证MLC的寿命,控制芯片都校验和智能磨损平衡技术算法,使得每个存储单元的写入次数可以平均分摊,达到100万小时故障间隔时间(MTBF)。

缺点

  不过尽管MLC有其自身的优势,但是也掩饰不了其缺点。

 

  1、读写效能较差

 

  相比SLC闪存,MLC的读写效能要差,SLC闪存约可以反复读写10万次左右,而MLC则大约只能读写1万次左右,甚至有部分产品只能达到5000次左右。

 

  2、读写速度较慢

 

  在相同条件下,MLC的读写速度要比SLC芯片慢,目前MLC芯片速度大约只有2M左右。

 

  3、能耗较高

 

  在相同使用条件下,MLC能耗比SLC高,要多15%左右的电流消耗。

 

  这些原因,很大程度上是取决于MLC制式改变,需要新的控制芯片支持,而部分MP3、闪存盘等产品仍然延续老式的设计,MLC就会带来各种问题,包括数据丢失、传输速度慢等缺陷。06年大批量SD卡被招回的风波,就是因为转用MLC芯片,没有新的主控芯片支持惹的祸,造成了很大的影响。

现状

  随着三星、东芝的MLC闪存芯片开始量产,MLC芯片应用也越来约广泛,由于全新的MLC芯片在存储密度等方面加大,对主控芯片的要求也越来越高。读写频繁的数码播放器和闪存盘等数码设备也加重了MLC闪存的出错几率,对于视频和音频这样的应用来说,必需具备控制芯片和ECC校验机制,目前有的主控芯片通过纯软件校验,这样,无形当中加重了主控芯片的负担。也有部分主控通过硬件的4bitECC校验和软件校验相结合,从而减轻了主控负担,但是这只是在一定程度上减少出错的几率,MLC的芯片写入次数限制和传输速度等缺点是无法克服的。

  MLC在架构上取胜SLC,很多厂商目前都MLC做了很多的优化和开发,未来可能将是一个主流方向,但目前来说技术还不是很成熟。而成本上来说,MLC要便宜SLC芯片,所以不少厂商在原有架构上选用了MLC芯片,但却没有增加控制芯片或者ECC校验,使得不少问题则由此而生,使得不少行业人士也惊呼MLC为“黑芯”。所以目前大家在选购MP3、闪存盘等数码产品的时候,不能一味的只看价格,而需要更多层面的去考虑。

  MLC技术开始升温应该说是从2003年2月东芝推出了第一款MLC架构NAND Flash开始,当时作为NAND Flash的主导企业三星电子对此架构很是不屑,依旧我行我素大力推行SLC架构。第二年也就是2004年4月东芝接续推出了采用MLC技术的4Gbit和8Gbit NAND Flash,显然这对于本来就以容量见长的NAND闪存更是如虎添翼。三星电子长期以来一直倡导SLC架构,声称SLC优于MLC,但该公司于2004和2005年发表的关于MLC技术的ISSCC论文却初步显示它的看法发生了转变。三星在其网站上仍未提供关于MLC闪存的任何营销材料,但此时却已经开发出了一款4Gbit的MLC NAND闪存。该产品的裸片面积是156mm2,比东芝的90nm工艺MLC NAND闪存大了18mm2。两家主流NAND闪存厂商在MLC架构上的竞争就从这时开始正式打响了。除了这三星和东芝这两家外,现在拥有了英特尔MLC技术的IM科技公司更是在工艺和MLC上都希望超越竞争对手,大有后来者居上的冲劲。MLC技术的竞争就这样如火如荼地进行着。

http://baike.baidu.com/view/288468.htm#7

 

MLC与SLC比较

与SLC比较MLC的优势:

       鉴于目前市场主要以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。

       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。

与SLC比较MLC的缺点:

       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。

       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。

        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。
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。

http://www.2ic.cn/html/10/t-432410.html

浏览量(154) | 此条目发表在计算机分类目录,贴了, , , , , 标签。将固定链接加入收藏夹。