Ist MLC besser als TLC? Was genau sind Flash-Speicherpartikel?

Wenn man den Markt für Solid-State-Laufwerke im Jahr 2016 mit einem Wort beschreiben möchte, wird „Flash-Speicherpartikel“ sicherlich ein Schlüsselwort sein, das dabei fallen wird. Im vergangenen Jahr 2016 kam es zu einer Reihe wichtiger Ereignisse rund um Flash-Speicherpartikel, darunter die Massenproduktion von Flash-Speicherpartikeln, die zu einem Preisanstieg bei Festkörperspeichern führte, die Prozessprobleme bei Flash-Speicherpartikeln, die einen Wettbewerb zwischen den Herstellern verursachten, und die Vor- und Nachteile von MLC/TLC-Partikeln wie der „Nikkei Post“.

Also, was genau ist Flash-Speicher? Was sind die Unterschiede und Zusammenhänge zwischen 2D NAND und 3D NAND? Im Folgenden werden wir sie einzeln interpretieren.

Was genau sind Flash-Speicherpartikel?

Flash-Speicherpartikel, auch Flash-Speicher genannt, sind eine Art nichtflüchtiger Speicher, was bedeutet, dass die geschriebenen Daten auch bei ausgeschalteter Stromversorgung gespeichert werden können und in festen Blöcken und nicht in einzelnen Bytes vorliegen. Es gibt viele verschiedene Varianten von Flash-Speicherpartikeln, abhängig von ihrer Verwendung und Spezifikation. Heute besprechen wir hauptsächlich die am häufigsten verwendeten NAND-Flash-Speicherpartikel, die in Speichergeräten wie Solid-State-Laufwerken zum Einsatz kommen.

NAND-Flash-Speicherpartikel, ein Mitglied der Flash-Speicherfamilie, wurden erstmals 1989 von Hitachi entwickelt und auf den Markt gebracht. Aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile wie geringerer Stromverbrauch, niedrigerer Preis und bessere Leistung sind NAND-Flash-Speicherpartikel zum wichtigsten Speicherrohstoff in der Speicherindustrie geworden.

Entsprechend der unterschiedlichen Dichte der elektronischen Einheiten im NAND-Flash-Speicher kann dieser in SLC (Single-Level-Cell), MLC (Double-Level-Cell) und TLC (Triple-Level-Cell) unterteilt werden. Diese drei Zelltypen weisen deutliche Unterschiede hinsichtlich Lebensdauer und Kosten auf.

Der Unterschied und die Verbindung zwischen 2D- und 3D-Flash-Speicher

Bevor wir 3D-NAND erklären, müssen wir zunächst klären, was 2D-NAND ist und was „2D“ und „3D“ wirklich bedeuten. Zuerst kommt 2D NAND. Wir wissen, dass sich 2D/3D in der Mathematik und Physik sowohl auf Richtungen als auch auf Koordinatenachsen beziehen. „2D“ bezieht sich auf die Länge und Breite auf einer Ebene, während „3D“ das Konzept der „Höhe“ in vertikaler Richtung zu „2D“ hinzufügt.

Daher besteht die wahre Bedeutung von 2D-NAND eigentlich in einer Möglichkeit, Partikel innerhalb eines einzelnen Chips anzuordnen, wobei die Flash-Speicherpartikel gemäß dem traditionellen zweidimensionalen planaren Muster angeordnet werden. Im Gegensatz dazu ordnet 3D-NAND die Partikel in vertikaler Richtung basierend auf einer zweidimensionalen Ebene an, was eine Neuerung gegenüber der ursprünglichen planaren Stapelmethode darstellt.

Durch den Einsatz neuer Technologien (z. B. 3D-NAND-Technologie) können Partikel in drei Dimensionen gestapelt werden, wodurch die Einschränkung der weiteren Erweiterung der verfügbaren Kapazität eines einzelnen Chips aufgrund der physikalischen Einschränkungen des Wafers gelöst wird. Unter der Voraussetzung des gleichen Volumens wird das Kapazitätsvolumen eines einzelnen Chips aus Flash-Speicherpartikeln erheblich verbessert, was den Anstieg der Gesamtkapazität der Speicherpartikel weiter fördert.

Gleichzeitig können 3D-NAND-Partikel in der Branche je nach der unterschiedlichen Anzahl der in vertikaler Richtung gestapelten Partikelschichten und den verschiedenen ausgewählten Partikeltypen in verschiedene Produkte aus 32-, 48- oder sogar 64-schichtigen 3D-TLC/MLC-Partikeln unterteilt werden. Dies hängt von den technischen Reserven der großen Originalhersteller und den tatsächlich ausgewählten Partikelarten ab.

Wir können eine Analogie verwenden, um den Unterschied und die Verbindung zwischen 2D-NAND- und 3D-NAND-Technologien zu verstehen. 2D NAND ist wie eine Anzahl Bungalows, die auf einer begrenzten Ebene gebaut sind. Diese Bungalows sind ordentlich angeordnet, aber da die Nachfrage weiter steigt, steigt auch die Anzahl der Bungalows weiter an, aber letztendlich kann diese begrenzte Ebene nur eine bestimmte Anzahl von Bungalows aufnehmen und kann nicht weiter vergrößert werden.

3D-NAND ist wie ein Gebäude, das auf derselben Ebene gebaut ist. Auf derselben Ebene ist die Grundflächenzahl des Gebäudes viel höher als die des Bungalows, sodass es mehr Platz bieten kann, d. h., es verfügt über einen größeren Lagerraum. 32 Stockwerke, 48 Stockwerke und 64 Stockwerke sind die Höhen dieser Gebäude und wie viele Stockwerke sind insgesamt übereinander gestapelt.

Obwohl die 3D-NAND-Technologie mehr Speicherplatz im gleichen Volumen bereitstellen kann, ist diese Stapeltechnologie für Erstausrüster recht schwierig zu handhaben und erfordert von ihnen erhebliche technische Akkumulation. Daher gibt es nur sehr wenige Erstausrüster, die die 3D-NAND-Technologie beherrschen. Nur wenige Unternehmen wie Samsung und Micron haben die Massenproduktion und -veröffentlichung von 3D-NAND-Partikeln erreicht.

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