TLC閃存顆粒為啥不好?

責任編輯:editor005

2014-11-30 20:28:39

摘自:網(wǎng)易數(shù)碼

目前來說,大部分的固態(tài)硬盤采用MLC顆粒,極少高端的產(chǎn)品采用SLC顆粒,因為價格的問題部分入門級固態(tài)硬盤采用了TLC顆粒。壽命可以通過控制芯片校驗和智能磨損平衡技術算法,使得每個存儲單元的寫入次數(shù)可以平均分攤,但對于TLC而言這還不足夠好。

蘋果在目前的64GB/128GB iPhone 6/6 Plus機型中使用了SK Hynix,Toshiba和SanDisk的TLC閃存芯片,而這被認定為iPhone 6頻繁閃退,重啟死機的主因(官方未承認)。

那么什么是TLC呢?

TLC是一種閃存顆粒的存儲單元,它的英文是TLC = Trinary-Level Cell,即3bit/cell。在TLC發(fā)明之前,固態(tài)硬盤大部分采用SLC和MLC,即Single-Level Cell單層單元和Multi-Level Cell多層單元。早在去年三星840evo固態(tài)硬盤就采用了TLC芯片,后來被發(fā)現(xiàn)存在老數(shù)據(jù)讀取速度下降的問題,三星堅稱,問題源于閃存管理算法失誤,并不是TLC閃存顆粒的毛病。

目前來說,大部分的固態(tài)硬盤采用MLC顆粒,極少高端的產(chǎn)品采用SLC顆粒,因為價格的問題部分入門級固態(tài)硬盤采用了TLC顆粒。從成本采購上來看,TLC的價格相對于MLC來說要便宜不少,更別提是SLC。

為什么TLC不好呢?

在小編之前的測試中,尤其是固態(tài)硬盤的讀寫速度上,采用TLC芯片的三星840evo和采用MLC的金士頓在讀取速度方面幾乎都超過了180MB/s,從簡單的速度測試上兩者的性能并沒有差。但其實工作原理決定著TLC有致命的硬傷。

壽命

存取原理上SLC架構(gòu)是0和1兩個充電值,即每Cell只能存取1bit數(shù)據(jù),有點兒類似于開關電路,雖然簡單卻非常穩(wěn)定。MLC架構(gòu)可以一次儲存4個充電值(00, 01, 10, 11),因此擁有比較好的存儲密度,TLC能一次性存儲8個充點值(000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, and 111),因此密度更高,當然成本更低。

壽命問題就是因為它的工作原理上:

當你要寫入數(shù)據(jù),需要在控制柵極施加電壓,而源極和漏極的電壓都為0V。電壓形成一個電場,這樣電子就可以通過二氧化硅這層絕緣體從N通道進入到浮點柵極。這個過程通常也被成為“隧穿”。想要刪除存儲單元,需要在P型半導體施加電壓并且保持控制柵極的電壓為0。電場形成后電子就可以通過二氧化硅層。這就是NAND閃存在重新寫入新數(shù)據(jù)之前必須要刪除原來數(shù)據(jù)的原因:你必須要先把原來的電子釋放掉,然后才能重新進入電子。問題是二氧化硅絕緣層的厚度只有10納米的厚度,它并不是永不磨損的金剛之軀。在每一次的“隧穿”之后,它都會有磨損。當二氧化硅最終破損后,原子鍵破裂。

SLC能夠容忍更多的電壓狀態(tài)的變化,因為它本身只有兩種電壓狀態(tài)。但是在TLC閃存中,存儲單元中有八種電壓狀態(tài),這樣硬盤的容錯能力就十分有限了。這正是問題所在,SLC閃存擁有更大的電壓空間,因此它能夠容忍跟高的電壓峰值變化,直到整個Block因為擦除數(shù)據(jù)過慢而停止工作。

這就是SLC閃存擁有更高擦寫次數(shù)的原因。用戶可以刪除或者寫入數(shù)據(jù)的次數(shù)要更長。而TLC的電壓容忍率最低,因此TLC閃存的擦寫次數(shù)自然最低。所以目前大多數(shù)的TLC的寫入次數(shù)只有1000次左右。耐用性(壽命)正是TLC的致命軟肋。

當然壽命可以通過控制芯片校驗和智能磨損平衡技術算法,使得每個存儲單元的寫入次數(shù)可以平均分攤,但對于TLC而言這還不足夠好。依舊再用840evo舉例,國外有達人做個一個耐用性測試,編程/擦寫循環(huán)(P/E)次數(shù)大概是1064次,也就是說250GB的終生數(shù)據(jù)寫入量也就在270TB左右。

三星840系列使用的是自家的21nm制程ToggleDDR2.0TLC閃存顆粒

128GB iPhone 6就算你用三年,你能寫入數(shù)據(jù)達到130TB嗎?這或許就是膽大的蘋果敢使用TLC的主要原因。不過據(jù)說,蘋果最近也在考慮更換TLC閃存的事情,當然一切還沒有最終的消息。

TLC閃存顆粒為啥不好?

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