На сегодняшний день в большинстве твердотельных накопителей SSD в качестве записывающих элементов применяются чипы NAND-памяти. От памяти NAND и контроллера с прошивкой в первую очередь зависят производительность и срок службы SSD накопителей. Контроллер и в большей степени память NAND является основной составляющей цены на накопитель. Цена на SSD напрямую зависит от применяемой в нём типе памяти, это может быть SLC, MLC или TLC — так обозначаются разные типы NAND-памяти. Они отличаются друг от друга скоростью записи, чтением данных и себестоимостью производства. Исходя из этого, производители SSD накопителей заинтересованы в наилучшем сбыте своей продукции и соответственно в её максимальном удешевлении — чем хуже память, тем она дешевле. А вот уже потребителям, при покупке SSD, логично обращать внимание именно на показатель типа установленной памяти.
Вот давайте в этих типах NAND-памяти разберёмся немного подробнее.
SLC, MLC или TLC — что это и какая между ними разница?
Создание флеш-памяти типа NAND.
Первый чип с флеш-памятью типа NAND появился в 1989 году. Разработчиком данной технологии по праву считается японец инженер Фудзио Масуока работавший под крылом компании Toshiba. Ранее, ещё в 1984 году он же был родоначальником первой флеш-памяти. Поначалу эта технология не пошла в массовое производство, банально тогда у компании Toshiba не было больших средств на дальнейшие исследования и приемлемых производственных мощностей (тогда же из-за недостаточного финансирования Фудзио Масуока покинул компанию Toshiba) и в 1992 году Toshiba поставила технологию флэш-памяти NAND в Samsung Electronics с целью расширения рынка. После этого, сделав огромные инвестиции, компания Samsung стала лидером на мировом рынке по производству флэш-памяти. Уже потом, также и для компании Toshiba производство флеш-памяти NAND-типа превратилось в основной бизнес, который зарабатывает большую часть своей прибыли. Не так давно, будучи уже на пенсии, Фудзио Масуока посетовал, что не только Toshiba, но и Япония должным образом не оценили технологии, разработанные компанией Toshiba.
Первые сохраняющие информацию NAND чипы, получили название Single Level Cell (SLC).
В этом типе памяти используются одноуровневые ячейки памяти для хранения информации, в каждой ячейке хранится только один бит данных. Такая организация хранения данных позволяет обеспечить высокую скорость чтения-записи и гигантский ресурс перезаписи. В NAND SLC количество циклов перезаписи достигает 100000 операций — это лучший показатель среди других типов памяти. Скорость доступа чтения достигает 25 мС. Так-же SLC тип выдаёт самый маленький показатель количества ошибок чтения-записи и может работать в более широком диапазоне температур. Однако, несмотря на свои неоспоримые плюсы, флеш-память SLC-типа обычно обладает меньшим объёмом памяти и повышенным ценником из-за свой дороговизны в производстве.
Очередным этапом развития флеш-памяти NAND являются чипы под названием Multi Level Cell (MLC).
В отличии от предыдущей SLC структуры, новые чипы обладают более продвинутой технологией, благодаря которой в одной ячейке памяти можно сохранять два бита информации. Благодаря такой мультиуровневой технологии удалось существенно увеличить объём хранящейся информации в твердотельных накопителях. В NAND MLC количество циклов перезаписи в лучшем случае достигает 10000 операций, а скорость доступа чтения около 50 мС. MLC-чипы, по сравнению с предыдущими однобитовыми, получились более дешевыми в производстве, но работают медленнее и в эксплуатации недолговечны. Такой тип памяти гораздо больше подвержен ошибкам чтения-записи. По проведённым многочисленным тестам, в накопителях построенных на MLC чипах, очень большую роль в стабильности и долговечности работы играет качественный продвинутый контроллер.
Следующим шагом в развитии памяти NAND являются чипы с названием Three Level Cell (TLC).
Относительно двух предыдущих, этот тип памяти является ещё более дешевым и в настоящее время встречается очень часто в бюджетных накопителях, практически из-за своей дешевизны началось массовое вытеснение MLC чипов. TLC тип является более плотным, в каждой ячейке памяти хранится по 3 бита данных (в буквальном переводе Three Level Cell звучит как «трехуровневая ячейка»). Такая высокая плотность хранения информации приводит к большему снижению скорости чтения-записи и ощутимо снижает долговечность накопителей — скорость доступа снизилась примерно до 80 мС, а количество циклов перезаписи — до 3000 операций максимум. Например, TLC чипы давно используются в USB-флешках, где долговечность памяти не имеет никакого значения. Новые же технологии позволяют снизить стоимость NAND TLC для SSD накопителей, обеспечивая приемлемое быстродействие и срок службы, в чём естественно заинтересованы все производители.
Не так давно, в 2018 году, компании Intel и Micron Technology приступили к массовому производству твердотельных накопителей SSD, выполненных с использованием чипов памяти NAND QLC. С разработкой нового типа памяти, производители гонятся за увеличением объёма хранимой информации на носителях и за уменьшением себестоимости их производства. Но, переход на QLC-тип ещё больше снизит устойчивость ячеек к износу, примерно до 1000 циклов чтения-записи данных. Вопрос надёжности, скорее всего, разрешится разработкой более умных контроллеров и переизбытком «запасных» ячеек хранения информации.
Тенденция на будущее вырисовывается совершенно непонятная, с одной стороны замечательно что аршинными темпами увеличивается объём SSD накопителей и заметно уменьшаются цены на них, но, с другой стороны сильно снижается надёжность в плане долговечности.
В итоге приходим к следующему выводу — наиболее быстродействующим и износоустойчивым типом флеш-памяти NAND является SLC. Однако из-за очень высокой цены, эту память вытеснили с рынка более дешевые MLC и TLC типы. Сейчас, самыми доступными на рынке являются SSD накопители с TLC памятью. Но всё же, при выборе твердотельного накопителя лучше выбирать флеш-память MLC типа, которая обеспечивает более высокую скорость и надежность по сравнению с типом TLC.
