SSD-диски MLS, TLS и SLC — какому из них отдать предпочтение. Типы SSD дисков, какие бывают SSD диски и в чем их отличия

К вопросу технологий памяти многие энтузиасты относятся предвзято, здесь слишком много домыслов и точек зрения. Как же быть обычному пользователю? Попробуем разобраться. Начнем с сокращений SLC, MLC и TLC. Они просто обозначают, сколько бит информации хранится в каждой ячейке. В одноуровневых ячейках SLC (Single Level Cell) хранится один бит. В ячейках MLC (Multi Level Cell) – два бита, в ячейках TLC (Triple Level Cell) – три бита. Конечно, по своему определению технология MLC описывает все варианты, когда в ячейке хранятся два бита или большее количество. Так что можно говорить о 2-битной MLC или 3-битной MLC, в последнем случае мы получаем эквивалент TLC.

Зачем хранить в ячейках больше одного бита? Причина кроется в плотности записи, поскольку при том же количестве ячеек память MLC позволяет хранить в два раза больше информации, чем SLC. А в случае накопителя TLC – на 50% больше информации, чем MLC. В отличие от жестких дисков, цена SSD очень сильно зависит от доступной емкости. Многие жесткие диски для разных вариантов емкости опираются на одинаковое число пластин, просто у «младших» моделей используется не вся их площадь – это связано с низкой себестоимостью производства магнитных пластин. Но производство полупроводниковых чипов флэш-памяти обходится значительно дороже, поэтому при удвоении емкости себестоимость почти что удваивается.

Сравнение разной структуры 2D и 3D памяти (источник Samsung)

В чем же недостатки? Дело в том, что в ячейке хранятся не биты, а электроны. Чем больше электронов, тем выше напряжение. Таким образом, через напряжение можно кодировать несколько состояний ячейки. В случае SLC таких состояний 2 1 , то есть два. Распознавать два состояния очень легко – электроны в ячейке либо отсутствуют, либо они есть в максимальном количестве. У ячеек TLC состояний уже 2 3 , то есть восемь. Кроме «минимального напряжения» и «максимального напряжения» необходимо распознавать еще шесть состояний, при этом сохраняя необходимую надежность сохранения информации. Так что TLC является весьма серьезной технической проблемой, программирование таких ячеек выполняется дольше, поэтому и производительность ухудшается. Срок службы ячеек памяти ограничен, со временем они теряют возможность надежно сохранять запрограммированное состояние. И в случае восьми состояний подобная потеря надежности наступает раньше, чем в случае всего двух или четырех состояний. Поэтому и срок службы памяти TLC меньше.

С другой стороны, производители постоянно дорабатывают свои контроллеры, улучшая обработку сигналов и коррекцию ошибок, что компенсирует меньший срок службы ячеек TLC. Приведем простой пример: накопитель Samsung SSD 840 EVO оснащен 19-нм памятью TLC, 250-Гбайт версия под экстремальной нагрузкой способна продержаться более десяти лет (по спецификациям JEDEC запись составляет 40 Гбайт/день).

Сравнение размеров 2D и 3D (

Тонкости технологического процесса производства флэш-памяти вы при желании найдете на сайтах, специализирующихся на обзорах SSD. Моя же статья ориентирована на более широкий круг читателей и преследует две цели:

1. Приоткрыть завесу над невнятными спецификациями, опубликованными на сайтах производителей SSD и магазинов.
2. Снять вопросы, которые могут у вас возникнуть при изучении технических характеристик памяти разных накопителей и чтения обзоров, написанных для «железных» гиков.

Что указывают в характеристиках SSD

Вам что-нибудь говорит эта картинка?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand01.png
Ок, допустим, Яндекс.Маркет - не самый надежный источник информации. Обратимся к сайтам производителей - так легче стало?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand02.png
Может быть, так будет понятнее?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand03.png
А если так?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand04.png
Или все-таки лучше так? :)
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand05.png

Производители памяти NAND

Intel/Micron
- Hynix
- Samsung
- Toshiba/SanDisk

Intel и Micron не случайно делят одно место в списке. Они производят NAND по одинаковым технологиям в рамках совместного предприятия IMFT .
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand06.png

На ведущем заводе в американском штате Юта одна и та же память выпускается под марками этих двух компаний почти в равных пропорциях. С конвейера завода в Сингапуре, который сейчас контролирует Micron, память может сходить также и под маркой ее дочерней компании SpecTek.

Все производители SSD покупают NAND у вышеперечисленных компаний, поэтому в разных накопителях может стоять фактически одинаковая память, даже если ее марка отличается.
__________________________________

Казалось бы, при таком раскладе с памятью все должно быть просто. Однако существует несколько типов NAND, которые в свою очередь подразделяются по разным параметрам, внося путаницу.

Типы памяти NAND: SLC, MLC и TLC

SLC является самой старой из трех технологий, и вы вряд ли найдете современный SSD с такой NAND. На борту большинства накопителей сейчас MLC, а TLC – это новое слово на рынке памяти для твердотельных накопителей.
http://www.oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand07_mini_oszone.png

Вообще, TLC давно используется в USB-флэшках, где выносливость памяти не имеет практического значения. Новые технологические процессы позволяют снизить стоимость гигабайта TLC NAND для SSD, обеспечивая приемлемое быстродействие и срок службы, в чем логично заинтересованы все производители.

__________________________________
Занятно, что пока широкая публика обеспокоена ограниченным количеством циклов перезаписи SSD, по мере развития технологий NAND этот параметр только снижается!
__________________________________

Во-первых, в моих прикидках за основу был взят заоблачный мультипликатор увеличения объема записи 10х, который на практике в разы ниже. Профильные сайты нередко оценивают его в 2-3х, и даже еще меньше для контроллеров SandForce, применяющих сжатие данных при записи.

Во-вторых, дело не только в количестве циклов перезаписи и мультипликаторе. В контроллер могут закладываться технологии, призванные снизить физическую нагрузку на ячейки памяти при чтении и записи путем адаптации к подаваемому напряжению.

__________________________________
Объемы производства TLC NAND для SSD пока невелики, поэтому неудивительно, что первая ласточка прилетела от компании, имеющей свое производство памяти.
__________________________________

Судя по обзорам и тестам, Samsung 840 неплохо проявил себя, особенно на фоне накопителей с MLC предыдущего поколения.
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand09_mini_oszone.png

Кстати, этот накопитель характеризует большая резервная область, призванная продлить срок службы TLC. Королем же производительности в 2012 году стал Samsung 840 Pro с 21nm Toggle Mode MLC на борту.

Интерфейсы MLC NAND: ONFi и Toggle Mode

__________________________________
В обоих накопителях установлена память Intel-Micron 25nm MLC NAND. Но в таблице выделено главное отличие: у первого накопителя эта память синхронная, а второго – aсинхронная!
__________________________________

Несмотря на минимальное различие в паспортных характеристиках быстродействия, накопитель с синхронной памятью превосходит коллегу почти во всех аспектах бенчмарков (в таблице по ссылке не отображается название Force GT, но это он).

Как видите, производители не выставляют напоказ ключевые отличия между линейками накопителей, однако это можно понять по цене. SSD с асинхронной памятью продаются немного дешевле, поскольку ее стоимость ниже, чем у синхронной. Зачастую индикатором может служить маркетинговое позиционирование на сайте (более производительные накопители стоят выше в списке).
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand12_mini_oszone.png

В серии Vertex 4 используется синхронная память Intel Micron 25nm MLC, а в Agility 4 - асинхронная.

Память MLC NAND: 2.х

Впрочем, в конце года на рынке появился накопитель Intel 335 с памятью Intel 20nm MLC NAND, что соответствовало уже спецификациям ONFi 2.3. Переход на новый технологический процесс не приносит дивидендов в быстродействии, поскольку пропускная способность интерфейса все так же ограничена 200MB/s.
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand13.png

В спецификации ONFi 2.3 заложена поддержка протокола EZ-NAND, призванного улучшить коррекцию ошибок (ECC), уровень которых растет по мере уменьшения размера ячеек памяти. Однако для этого в NAND должен быть встроен отдельный контроллер. В Intel 335 он отсутствует, поэтому данную модель можно считать «переходной».

__________________________________
Более того, меньший размер ячеек памяти 20nm породил сомнения в выносливости NAND, произведенной по этой технологии!
__________________________________

Intel оценивает ее идентично 25nm NAND - в 3 000 циклов перезаписи. Гарантийный срок составляет 3 года, как и у Intel 330 при тех же объемах записи в 20GB в день.

Так или иначе, поскольку Intel и Micron переходят на 20nm процесс, логично ожидать в 2013 году появления накопителей с такой памятью под различными брендами.

Память MLC NAND 2.х: 3K против 5K

Соответственно, такая память отличается по цене, что позволяет производителям SSD разнообразить линейки накопителей. Разница между SSD Intel 330 и 520 заключается только в ресурсе NAND , а для вас она выражается в двух дополнительных годах гарантии и цене, конечно.

Таким образом, гарантийный срок службы накопителя зависит от выносливости памяти, установленной в нем.

Память MLC NAND: Toggle Mode 2.0 против синхронной ONFi 2.x

Как видите, при прочих равных память Toggle Mode на бумаге выглядит побыстрее ONFi 2.x в последовательной записи и случайном чтении. В принципе, бенчмарки это подтвердили, но все же посмотрите их самостоятельно (например, AnandTech 120Gb , 240Gb).

Как определить конкретный тип памяти в SSD

Ни одна программа тип памяти не показывает. Эту информацию можно найти в обзорах накопителей, но есть и более короткий путь, особенно когда нужно сравнить между собой несколько кандидатов на покупку.

__________________________________
На специализированных сайтах можно найти базы данных по SSD, и вот вам пример .
__________________________________

Я без проблем нашел там характеристики памяти своих накопителей, за исключением SanDisk P4 (mSATA), установленного в планшете.

В каких SSD установлена самая лучшая память

Производителей NAND можно пересчитать по пальцам одной руки
- в современных твердотельных накопителях используется два типа NAND: MLC и TLC, только набирающая обороты
- MLC NAND различается интерфейсами: ONFi (Intel, Micron) и Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
- ONFi MLC NAND делится на асинхронную (дешевле и медленнее) и синхронную (дороже и быстрее)
- производители SSD используют память разных интерфейсов и типов, создавая разнообразный модельный ряд на любой кошелек
- официальные спецификации редко содержат конкретную информацию, но базы данных SSD позволяют точно определить тип NAND.

Конечно, в таком зоопарке не может быть однозначного ответа на вопрос, вынесенный в подзаголовок. Вне зависимости от бренда накопителя, NAND соответствует заявленным спецификациям, иначе ОЕМ-производителям нет смысла ее покупать (они дают на SSD свою гарантию).

Однако… представьте, что лето вас порадовало небывалым урожаем земляники на даче!
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand15.png

Она вся сочная и сладкая, но вам просто не съесть столько, поэтому вы решили продать часть собранных ягод.

__________________________________
Самую лучшую землянику вы оставите себе или выставите на продажу? :)
__________________________________

Можно предположить, что производители NAND устанавливают самую лучшую память в свои накопители. Учитывая ограниченное количество компаний, выпускающих NAND, список производителей SSD получается еще короче:

Crucial (подразделение Micron)
- Intel
- Samsung

Опять же, это лишь предположение, не подкрепленное достоверными фактами. Но разве вы поступили бы иначе на месте этих компаний?

Трехмерная память MLC 3D NAND -очередной этап развития твердотельных накопителей. Преимущества и перспективы этой технологии на ближайшее будущее.

SSD-накопители информации, как известно, производятся для бытового использования, в основном, двух типов: MLC и TLC. Судить о том, что лучше - MLC или TLC - не имеет особого смысла, так как каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.

В последнее время на производстве твердотельной памяти стала использоваться технология трехмерного формирования ячеек - 3D NAND. Это позволяет преодолеть главную проблему - ограничения размеров кристалла в длину и ширину. При трехмерном расположении слои ячеек накладываются один на другой и их плотность значительно увеличивается.

Увеличивается при этом и объем памяти, который можно разместить в одном кристалле. Больше того, увеличивается и скорость передачи информации между ячейками, так как они расположены более плотно. Однако все не так просто.

NAND технология выращивает слои ячеек на подложке путем осаждения полупроводников из паровой фазы. Адреса ячеек получаются как раз на местах пересечения битовый линий и строк из ячеек. То есть такой кристалл похож на вафлю. В 3D NAND технологии необходимо еще соединить между собой вертикальные слои. Для этого, после наращивания слоя, производится вытравливание отверстий, через которые и происходит соединение слоев между собой.

Эти отверстия должны быть очень точно расположены, строго вертикально, нигде не отклоняясь и не скручиваясь. В настоящее время существуют ограничения по количеству слоев, которые способны протравить современные машины. Отношение высоты вертикального канала к его ширине пока составляет от 30:1 до 40:1. Поэтому количество слоев, которые можно уложить друг на друга и протравить в них вертикальные отверстия составляет 32 или 48.

Чтобы протравить отверстия с отношением 60:1 потребуются новые машины, но только это позволит создавать 3D NAND кристаллы памяти с 64 слоями ячеек.

3D MLC - что дальше

Но уже вскоре появились первые накопители 3D MLC NAND, которые хранили в одной ячейке всего 2 бита и позволили ускорить работу и увеличить надежность. К слову сказать, трехмерная MLC 3D память потребляет и меньше энергии, так что ее применение будет только расширяться.

Дальнейшее развитие трехмерной технологии 3D NAND типа MLC будет идти двумя путями:

• увеличением числа слоев;
• укладкой 2 и более 3D-матриц в одну структуру.

Второй путь уже применяется для создания 96-слойных микросхем MLC 3D NAND путем соединения двух 48-слойных матриц. Этот метод получил название стринг-технологии и, в принципе, позволяет соединять и более 2 матриц. Но пока стоимость таких накопителей не оправдывает вложений в их производство.

При выборе нового SSD диска пользователи сталкиваются со множеством характеристик, которые им не знакомы. В этой статье будет рассказано о том, какие типы памяти существуют, а также будут описаны их плюсы и минусы.

Типы памяти SSD для домашнего использования

В таких накопителях используется память на основе микросхем, которая подразделяется на несколько видов:

• По сочетанию чтение/запись, большая часть обладает типом NAND
• SLC — такой тип памяти, при котором в ячейку записывается лишь 1 бит информации
• MLC — в модуле находится несколько битов информации. TLC также относится к этому виду, только хранит в себе 3 бита данных, также может обозначаться как 3-bit MLC или по другому MLC-3

Сравнение MLC и TLC — что лучше

Однако это не всегда так и реальная производительность зависит от некоторых факторов:

• Они могут иметь одинаковую скорость передачи данных, если подключены через sata-3, также некоторые TLC, подключенные через PCI-E, могут работать быстрее своих собратьев MLC, подключенных через этот же интерфейс.
• В зависимости от производителя и модельного ряда как энергопотребление, так и гарантийный сроки службы могут отличаться весьма значительно между этими типами памяти, даже если пара сравниваемых моделей находится примерно в одной ценовой категории.

Таким образом, перед покупкой следует примерно представить для чего будет использоваться накопитель и какие именно скорости и характеристики нужны. Нет нужды брать дорогую модель, если сам компьютер старый и на нем не используются ресурсоемкие программы. Также стоит учесть, что при преодолении некого порогового значения, TLC начинает преобладать по характеристикам. Другое дело, что если вкладывать немаленькие деньги в апдейт, то нужно четко понимать под какие цели это делается. Для быстрой загрузки ОС и простых игр подойдут и недорогие модели.

Другие типы памяти SSD

Также можно встретить названия V-NAND, 3D NAND, 3D TLC . Они обозначают то, что ячейки памяти в накопителе располагаются в несколько слоев, а не в один, как это сделано обычно.

Это может быть оправдано для однобитной памяти, для МЛЦ же такое решение спорно. Тем не менее производители экспериментируют и производят разные модели с разной конфигурацией аппаратной части.

При выборе SSD стоит исходить в первую очередь из задач, которые планируется выполнять на нем, а во вторую очередь из бюджета. Есть модели, которые обладают высокой скоростью, большим количеством памяти и малым энергопотреблением, при этом, они весьма надежны. Но и стоят они не мало. Однако, на рынке множество вариантов не только топовых от известных фирм, но и бюджетных моделей от менее именитых собратьев хватает. Так что подобрать носитель по вкусу и кошельку не составит труда.

При выборе внешней памяти для домашнего компьютера, пользователи нередко задумываются, что лучше - MLC или TLC , параметры, указанные в характеристиках накопителя.

Внешние диски SSD стали привычным дополнением почти к любому компьютеру, так как удобны в использовании, легко подключаются к USB-входам, хранят огромное количество информации и компактны по размерам. Редко кто из пользователей для расширения объемов памяти покупает дополнительный магнитный диск, так как он гораздо дороже внешнего, да и подключать его замучаешься.

Поэтому более частой проблемой становится выбор среди предлагаемых на рынке SSD-дисков. В этом случае и обращают внимание на параметры MLC и TLC, которые существенно влияют на цену.

Нужно отметить, что иногда можно встретить еще один параметр - SLC. Диски, у которых в технических характеристиках указан такой параметр, стоят заметно дороже и встречаются реже, так как обычно пользователи ищут объемные накопители по невысокой цене. Итак, таинственные обозначения параметров обозначают всего лишь количество битов, хранящихся в одной ячейке памяти накопителя:

• SLC - Single Levell Cell - 1 бит информации в ячейке;
• MLC - Multi Level Cell - 2 бита в ячейке;
• TLC - Triple Level Cell - 3 бита.

Понятно, что плотность информации в дисках TLC выше, чем в MLC или SLC, поэтому среди наиболее объемных накопителей такой параметр встречается чаще. Почему же среди дисков с одинаковой памятью TLC стоят дешевле, чем MLC? Дело в том, что плотность записи - не самый главный параметр качества диска. Важными также являются скорость записи и стирания информации и число циклов записи.

У дисков с технологией MLC время стирания примерно на 50% меньше, чем у TLC, а число циклов перезаписи в три раза больше. Еще лучше параметры у дисков со старой технологией SLC. У них время стирания в 3 раза меньше, чем у TLC, а число циклов в 100 раз больше. Однако стоимость изготовления 1 Гб памяти по технологии TLC гораздо ниже, чем по технологиям MLC и SLC.

Поэтому, прежде чем решать, что лучше, TLC или MLC, следует понять для себя, для чего покупается внешняя память.

Если на диске будет храниться важная информация, которая к тому же часто перезаписывается, то лучше выбрать более дорогие диски MLC. Если же просто нужен большой объем внешней памяти, скажем, для архива музыки или фильмов, то можно купить более объемный и дешевый диск TLC, который будет служить 5-6 лет при довольно частой перезаписи.

Число циклов перезаписи у дисков TLC составляет, в среднем, около 1000. Для MLC эта цифра достигает 3000, так что его надежность при частом использовании выше. Для наиболее важных задач и информации обычно используют традиционные магнитные жесткие диски HDD, которые даже выходят из строя постепенно, а не внезапно. Именно поэтому диски HDD используют в качестве системных. Но и стоимость их достаточно высока.

Ниже приведена таблица популярных моделей дисков TLC и MLC со сравнительными характеристиками и ценами:

Объемная память 3D NAND MLC и TLC

Новые технологии позволяют увеличить плотность ячеек памяти в одном кристалле и сделать SSD накопители более емкими. Примером таких новинок может служить технология 3D NAND, которая уже внедрена некоторыми производителями.

Хотя первые объемные микросхемы были типа TLC, в настоящее время производится выпуск . Объемное расположение ячеек позволяет увеличить быстродействие, но необходимо понимать, что и в 3D NAND в одной ячейке MLC все равно хранится только 2 бита информации, то есть, в этом отношении она не отличается от прежней структуры.

Главное преимущество новых 3D NAND накопителей - более высокая плотность ячеек, а значит, и более компактные размеры. Во многих ситуациях это преимущество является ключевым, даже если надежность и число циклов перезаписи меньше, чем у накопителей SLC.

Стоимость трехмерных SSD накопителей пока несколько выше, чем двумерных при сравнимых емкостях:

Это связано с ограниченным числом производителей, способных использовать NAND технологию. Однако, со временем, цена объемных SSD вряд ли будет сильно отличаться, поскольку такое производство позволяет значительно экономить исходные материалы, хотя и требует значительных первоначальных затрат.