Как не потеряться в slc, mlc, tlc или qlc при выборе ssd

Чит-лист

• NOR: читает быстро, долгий срок службы, медленная запись, дорогой. Довольно редкий.
• NAND: читает медленнее, пишет быстрее, более длительный срок службы, дешевый. У вас, вероятно, есть это.
• 2D NAND: оригинальная NAND, с ячейками, расположенными рядом друг с другом в одном слое. SLC, MLC и TLC все изначально являются 2D.
• 3D NAND: Новая NAND, с ячейками, расположенными вертикально. Быстрее, более продолжительный срок службы, более высокая емкость и, в целом, лучше 2D NAND. MLC и TLC доступны в 3D.
• SLC: память NAND с одним битом на ячейку. Самая быстрая, лучший срок службы, но также менее компактная и дорогая. В основном используется для предприятий.
• MLC: память NAND с (обычно) двумя битами на ячейку. Более низкие скорости и более короткий срок службы, чем SLC, но более высокие емкости и дешевле. Средняя потребительская продукция.
• TLC: память NAND с тремя битами на ячейку. Более медленная скорость, более короткий срок службы, более высокая производительность и дешевле. Бюджетная память, но не обязательно плохая.
• QLC: память NAND с четырьмя битами на ячейку. Более высокие мощности, чем TLC, сопоставимы по большинству других фронтов. Неизданная (по состоянию на июнь 2018 года).

Два основных типа: NAND vs. NOR

NAND используется намного чаще, чем NOR. NOR лучше читает данные (таким образом, он быстрее запускает код), и он более продолжительный (100 000-1000000 циклов записи), но он медленнее записывает и стирает, он не такой компактный, и он дороже. Большинство вещей, которые вы используете, скорее всего, имеют NAND, а не NOR.

3D/Вертикальный NAND против 2D/Однослойный NAND

Разница в том, что это звучит так: 2D NAND — это один уровень ячеек памяти , а 3D NAND — несколько уровней. При прочих равных условиях 3D лучше 2D с точки зрения скорости выдержки и потребления энергии. Прошло несколько лет с момента его выпуска, но 3D NAND заняла много рынка флэш- памяти.

NAND — SLC (одноуровневая ячейка)

SLC — это самый простой тип памяти NAND, содержащий только один бит на ячейку. Тем не менее, он может пройти впечатляющие 90-100 000 циклов записи и значительно быстрее, чем другие. Это звучит здорово, но обычно это не обнаруживается в потребительских устройствах из-за его расходов и меньшей емкости.

NAND — MLC (многоуровневая ячейка)

Как следует из названия, MLC может хранить несколько (два, фактически) бита в одной ячейке, то есть вы можете упаковать больше памяти в одно и то же пространство. Это делает его более дешевым в производстве и покупке, поэтому, хотя он не такой быстрый или надежный (10 000 циклов записи с 2D NAND, до 35 000 с 3D ) в качестве SLC, он намного более популярен.

NAND — TLC (ячейка Triple Level)

Как предполагает название, TLC NAND может хранить три бита на ячейку, что дает ему большую емкость и делает его более дешевым за счет скорости и продолжительности жизни (2D TLC: около 300-1000 циклов записи, 3D TLC: 3000-15 000).

NAND — QLC (четырехъядерная ячейка)

По состоянию на начало 2018 года это фактически она практически не доступна, но Intel и Micron уже объявили, что они разработали её и выпускают. Точные спецификации пока недоступны.Это совершенно новый вид технологии памяти , хотя точно, как это работает, пока еще не указано. Intel сохраняет свои R & D под обложками, но пока кажется, что XPoint может быть не намного лучше, чем NAND. Продукты, выпущенные до сих пор, были довольно разочаровывающими. Тем временем 3D NAND по-прежнему наш лучший выбор.

Как работает SSD диск

Принцип работы SSD диска основан на специфике работы ячеек памяти. Больше всего распространена сейчас память типа NAND. Обработка данных осуществляется блоками, а не байтами. Ячейки памяти имеют ограниченный ресурс циклов перезаписи, то есть чем чаще данные пишутся на диск, тем быстрее он выйдет из строя.

Чтение данных выполняется очень быстро. Контроллер определят адрес блока, который нужно считать, и обращается к нужной ячейке памяти. Если в SDD диске читается несколько непоследовательных блоков, то это никак не сказывается на производительности. Просто происходит обращение к другому блоку по его адресу.

Процесс записи данных сложнее и он состоит из ряда операций:

• чтение блока в кэш;
• изменение данных в кэш памяти;
• отработка процедуры стирания блока на энергонезависимой памяти;
• запись блока во флеш-память по адресу, вычисленному специальным алгоритмом.

Запись блока требует нескольких обращений к ячейкам памяти на диске SSD. Появляется дополнительная операция по чистке блока, перед записью. Для того, чтобы ячейки флеш-памяти изнашивались равномерно, контроллер специальным алгоритмом вычисляет номера блоков перед записью.

Операция стирания блоков (TRIM) выполняется SSD дисками во время простоя. Это делается для того, чтобы уменьшить время выполнения записи блока на диск. При записи алгоритм оптимизируется путем удалением этапа стирания: блок просто помечается как свободный.

Операционные системы выполняют самостоятельно команду TRIM, которая приводит к чистке подобных блоков.

SSD с пятью уровнями ячеек (PLC)

SSD-контроллеры PLC, которые могут записывать 5 бит на ячейку, еще не существуют для потребителей, но они находятся в пути. Toshiba упомянула о дисках PLC в конце августа 2019 года, а Intel — в следующем месяце. Диски PLC должны быть в состоянии вместить в SSD еще больше емкости. Тем не менее, они будут иметь те же проблемы, что и TLC и QLC, когда речь идет о долговечности и производительности.

Мы рекомендуем Вам подождать, пока не появятся отзывы, прежде чем покупать ранний SSD PLC. Кроме того, проверьте рейтинги TBW, чтобы увидеть, насколько они долговечны.

Например, диск QLC, о котором мы упоминали выше, имеет более низкий рейтинг TBW, но он работает до 54 ГБ, записываемых в день в течение пяти лет. Никто не пишет так много данных дома, поэтому можно ожидать, что этот диск будет работать долго, несмотря на более низкий рейтинг TBW.

История дисков

Жесткие магнитные диски имеют весьма продолжительную (разумеется, по меркам развития компьютерных технологий) историю. В 1956 году компания IBM выпустила малоизвестный компьютер IBM 350 RAMAC, который был оснащен огромным по тем меркам накопителем информации в 3,75 МБ.

В этих шкафах можно было хранить целых 7,5 МБ данных

Для построения такого жесткого диска пришлось установить 50 круглых металлических пластин. Диаметр каждой составлял 61 сантиметр. И вся эта исполинская конструкция могла хранить… всего одну MP3-композицию с низким битрейтом в 128 Кб/с.

Вплоть до 1969 года этот компьютер использовался правительством и научно-исследовательскими институтами. Еще каких-то 50 лет назад жесткий диск такого объема вполне устраивал человечество. Но стандарты кардинально изменились в начале 80-х.

На рынке появились дискеты формата 5,25-дюймов (13,3 сантиметра), а чуть позднее и 3,5- и 2,5-дюймовые (ноутбучные) варианты. Хранить такие дискеты могли до 1,44 МБ-данных, а ряд компьютеров и того времени поставлялись без встроенного жесткого диска. Т.е. для запуска операционной системы или программной оболочки нужно было вставить дискету, после чего ввести несколько команд и только потом приступать к работе.

За всю историю развития винчестеров было сменено несколько протоколов: IDE (ATA, PATA), SCSI, который позднее трансформировался в ныне известный SATA, но все они выполняли единственную функцию «соединительного моста» между материнской платой и винчестером.

От 2,5 и 3,5-дюймовых флоппи-дисков емкостью в полторы тысячи килобайт, компьютерная индустрия перешла на жесткие диски такого же размера, но в тысячи раз большим объемом памяти. Сегодня объем топовых 3.5-дюймовых HDD-накопителей достигает 10 ТБ (10 240 ГБ); 2.5-дюймовых — до 4 ТБ.

История твердотельных SSD-накопителей значительно короче. О выпуске устройства для хранения памяти, которое было бы лишено движущихся элементов, инженеры задумались еще в начале 80-х. Появление в эту эпоху так называемой пузырьковой памяти было встречено весьма враждебно и идея, предложенная французским физиком Пьером Вейссом еще в 1907 году в компьютерной индустрии не прижилась.

Суть пузырьковой памяти заключалась в разбиении намагниченного пермаллоя на макроскопические области, которые бы обладали спонтанной намагниченностью. Единицей измерения такого накопителя являлись пузырьки. Но самое главное — в таком накопителе не было аппаратно движущихся элементов.

О пузырьковой памяти очень быстро забыли, а вспомнили лишь во время разработки накопителей нового класса — SSD.

В ноутбуках SSD появились только в конце 2000-х. В 2007 году на рынок вышел бюджетный ноутбук OLPC XO–1, оснащенный 256 МБ оперативной памяти, процессором AMD Geode LX–700 с частотой в 433 МГц и главной изюминкой — NAND флеш-памятью на 1 ГБ.

OLPC XO–1 стал первым ноутбук, который использовал твердотельный накопитель. А вскоре к нему присоединилась и легендарная линейка нетбуков от Asus EEE PC с моделью 700, куда производитель установил 2-гигабайтный SSD-диск.

В обоих ноутбуках память устанавливалась прямо на материнскую плату. Но вскоре производители пересмотрели принцип организации накопителей и утвердили 2,5-дюймовый формат, подключаемый по протоколу SATA.

Емкость современных SSD-накопителей может достигать 16 ТБ. Совсем недавно компания Samsung представила именно такой SSD, правда, в серверном исполнении и с космической для обычного обывателя ценой.

Что собой представляет NAND-память

Если рассмотреть архитектуру памяти, то единицей хранения информации является транзистор. Традиционно используются транзисторы с плавающим затвором, в котором и хранится один, два или три бита информации. Количество этих битов зависит от типов памяти, о которых можно прочитать в другом материале.

Упрощенная схема NAND-памяти представлена на рисунке. Ячейки (они же транзисторы) соединяются последовательно по 16 или 32 ячеек в группе, образуя страницы, из которых формируется блок. Можно представить себе этакое плоское поле, все утыканное ячейками памяти.

Один из недостатков такой организации памяти – в необходимости оперировать не отдельными битами или байтами, а блоками данных, т. е. произвольный доступ к отдельной ячейке невозможен. Если в случае чтения это не является проблемой, то с записью возникают сложности. Для изменения одного бита приходится считывать блок данных, изменять его и записывать обратно.

Это требует выполнения определенных действий (и времени) по программированию ячеек при записи. Причем перезаписываются даже те ячейки, которые не изменялись. Отсюда и вытекает ограниченность количества циклов перезаписи, о которой часто говорят применительно к твердотельным накопителям. Особенно актуально это стало в связи с массовым распространением трехбитовых (TLC) ячеек. Что ж, ради снижения стоимости чипов памяти приходится чем-то жертвовать.

Подобное соединение ячеек позволяет плотно разместить их на кристалле, чем достигается высокая емкость чипов памяти. Чем больше информации можно разместить на единице площади кристалла, тем ниже себестоимость конечного продукта, в данном случае – SSD-диска.

Как было сказано, бесконечно уменьшать размер ячеек нельзя, как и увеличивать плотность их расположения. 15-нм техпроцесс подошел к тому пределу, когда двигаться дальше уже некуда. Ячейки настолько малы, что при дальнейшем их уменьшении заряд начнет «перетекать» из одной ячейки в другую, что, естественно, недопустимо.

SSD с одноуровневой ячейкой (SLC)

Основным типом SSD является SSD с одноуровневой ячейкой (SLC). SLC принимают один бит на ячейку памяти. Это немного, но у него есть некоторые преимущества. Во-первых, SLC — это самый быстрый тип SSD. Они также более долговечны и менее подвержены ошибкам, поэтому считаются более надежными, чем другие твердотельные накопители.

SLC популярны в корпоративных средах, где потеря данных менее терпима, а надежность является ключевым фактором. SLC, как правило, дороже, и они, как правило, не доступны для потребителей.

Если Вы видите потребительский SSD SLC, он, вероятно, имеет другой тип NAND и кэш SLC для повышения производительности.

Комплектация

Если вы приобретаете SSD для компьютера и в корпусе нет креплений для дисков формата 2.5″, то обратите внимание на наличие в комплекте крепежной рамки

Большинство SSD не комплектуются крепежной рамкой и даже винтиками. Но крепление с винтиками в комплекте можно приобрести отдельно.

Наличие крепления не должно быть весомым критерием при выборе SSD, но иногда более качественный SSD в комплекте с креплением можно приобрести за те же деньги, что и бюджетный SSD с отдельным креплением.

Что касается SSD для ноутбуков, то сейчас все делаются толщиной 7 мм, иногда в комплекте есть утолщающая рамка на 9 мм (зависит от ноутбука), но ее можно приобрести и отдельно.

Как выбрать SSD-накопитель?

На что обратить внимание при выборе твердотельного диска? Вопрос очень сложный, поэтому перед покупкой необходимо определиться с набором определенных характеристик нового устройства. Критерии выбора достаточно разнообразны: от базовых технических параметров до эргономики и дизайна

Попробуем разобрать каждый из них:

1. Объем памяти

Производители предлагают различные варианты — от 60 Гб до 2 Тб. Оптимальный объем определяется назначением устройства: для установки операционной системы и различных программ используются устройства с объемом до 256 Гб, для хранения большого объема медиа-файлов подойдут диски до 512 Гб, более вместительные накопители используются геймерами, разработчиками и т. д. Необходимо знать, что SSD с малой емкостью применимы при наличии базового HDD в сборке. В противном случае нужно закладывать объем твердотельного диска не менее 1-2 Тб.

1. Тип памяти

Напрямую влияет на производительность устройства. Наиболее распространенным является вариант с TLC памятью. Они не самые долговечные, при этом во много раз опережают по производительности стандартные жесткие диски. Многоуровневые MLC ячейки отличаются высоким эксплуатационным ресурсом и высокой скоростью. Такой вид памяти чаще всего применяется любителями игр и просмотра мультимедиа. Устройствам с SLC-памятью характерны уникальные долговечность и производительность. Такие диски используют для решения профессиональных задач.

1. Фактор формы

Габариты устройства зависят от системы, в которую он будет интегрирован. Для обычных персональных компьютеров и ноутбуков подойдут недорогие варианты с форм фактором 2,5». В случае ультратонкой техники необходимо использование миниатюрных решений с размерами, аналогичными платам PCI.

1. Скорость чтения и записи

Параметры производительности SSD-накопителей определяются типом используемой памяти

При этом при выборе устройства необходимо руководствоваться следующим: если планируется использовать его только в качестве хранилища, то в первую очередь нужно обращать внимание на скорость записи. Если же диск планируется использовать для запуска ПО и игр, главное — скорость чтения

1. Поддерживаемые функции

В первую очередь необходимо выделить функцию TRIM – так называемую очистку диску от мусора. Она поможет повысить производительность и продлить срок службы устройства. Весьма полезным будет наличие функции SMART – системы анализа и мониторинга состояния девайса. Данная технология своевременно выявит неполадки и предупредит потерю важных данных.

1. Вид интерфейса

Есть несколько способов подсоединения твердотельных дисков с компьютером. Именно тип интерфейса определяет оптимальную пропускную способность устройства. Например SATA обеспечивает быстроту обработки в 600 Мб/с, а тип подключения PCI 3.0 – в 4-6 раз больше. Последний вариант является наиболее дорогой, поэтому подойдет прежде всего любителям игр и профессиональным разработчикам.

1. Эксплуатационная надежность

Большинство SSD-дисков спокойно выдерживает запись до 1 петабайта информации, а новые модели — размер в два раза больший. Кроме того существует ряд способов, способных продлить срок службы устройства: не дефрагментировать диск, оставлять свободным как минимум 20-25% памяти устройства, долго хранить старые файлы и т.д.

1. Бренд производителя

Один из самых важных параметров. Долговечность и стабильность работы зависит прежде всего от компании-производителя. Не стоит гнаться за дешевизной, отдавая предпочтение дешевым китайским товарам с алиэкспресса. Необходимо делать выбор в пользу уже зарекомендовавших себя с наилучшей стороны компаний, разработчиков самых передовых технологий в сфере SSD. Рейтинг лучших производителей качественных твердотельных накопителей, основанный на отзывах реальных покупателей, представленный ниже, поможет вам определиться с покупкой необходимого устройства.

NAND Flash память

Память — это один из важнейших узлов твердотельного накопителя. От нее зависит скорость работы и надежность устройства. Любая NAND Flash-память имеет ограниченное число циклов перезаписи ячеек. В конечном итоге ячейка не сможет произвести запись информации и выйдет из строя.

Чтобы накопитель можно было использовать как можно дольше, используются в основном две технологии. Первая — программная. Контроллер занят тем, что постоянно следит за всеми ячейками и их степенью износа, распределяя нагрузку. Вторая степень защиты — аппаратная, когда управляющая микросхема резервирует часть памяти, под нужды замены в случае чрезмерного износа.

Разработчики постоянно говорят о новых типах памяти, но до дела толком не доходит. Большинство наработок появляются лишь в редких продуктах корпоративного сегмента, или вообще назначены лишь предположительные сроки выхода продуктов в обозримом будущем. А в настоящее время на рынке присутствует три основных типа микросхем с ячейками SLC, MLC и TLC.

SLC

Аббревиатура SLC означает Single-Level Cell, то есть каждая ячейка в такой структуре способна хранить лишь один бит информации. Производство подобных микросхем несколько дороже, хотя основной проблемой является тот факт, что накопители на базе SLC имеют гораздо меньшую емкость (от 8 до 64 Гбайт). Зато такой SSD будет быстрее и надежнее, ведь свойства однобитовой ячейки позволяют перезаписывать ее от 60 000 до 100 000 раз.

Одним из известных клиентских накопителей был Intel X25-E емкостью 32 Гбайт и 64 Гбайт. Последний оценивался в сумму порядка 20 000 рублей. Например, сегодня за эти деньги можно взять накопитель не на 64 Гбайт, а на 960 Гбайт, хоть и с MLC-ячейками.

На данный момент рынок SLC-решений представлен крайне слабо.

MLC

Многоуровневая ячейка или MLC (Multi-Level Cell) является основной для большинства твердотельных накопителей. Правда, за словом «многоуровневая» почему-то закрепились именно двухбитовые ячейки. Продукция представлена широким ассортиментом и предлагает пользователю решения объемом от 8 Гбайт до 1 Тбайт. Скорость работы этих SSD высока. Хотя их надежность значительно ниже, цена за 1 Гбайт постоянно снижается. Изначально MLC-накопители предлагали до 10 000 циклов перезаписи, впоследствии этот показатель был снижен до 5000 и 3000 циклов.

TLC

Больше всего споров ведется над, как вы уже поняли, трехуровневыми ячейками типа TLC (Triple-Level Cell). Такие накопители могут оказаться дешевы в производстве, зато предлагают всего 1000-1500 циклов перезаписи. Не исключено, что в будущем эти цифры также дополнительно снизятся.

Starblaze

Честно говоря, название это производителя мне не говорит почти ничего, но не суть

Важно то, что он выпускает контроллеры для SSD в виде двух моделей:

Модель	STAR1000	STAR1000P
Шина	PCIe Gen3x3	PCIe Gen3x3
Протокол	NVMe 1.2	NVMe 1.3
Поддержка DRAM	+	+
Поддерживаемая память	SLC/MLC/TLC	SLC/MLC/TLC/QLC
Поддержка 3D NAND	+	+
Макс. емкость, ТБ	8	32
Кол-во ядер CPU	?	?
Потоков	8	8
Макс. скорость чтения, ГБ/с	3.0	3.5
Шифрование	AES 256 bit, TRNG, SHA256, XTS-AES256

Мне этот контроллер попался в SSD Asgard AN3+ RED, и какие то недостатки выявить не удалось. Возможо, из-за используемой медленной NAND. Тем не менее, заявленные характеристики были подтверждены. Сколько ядер ARC HS38 используется в контроллерах — мне пока узнать не удалось.

Срок службы

Ресурс измеряется сразу по двум параметрам. Это время работы на отказ и количество терабайт записанной информации. И если с первым параметром все хорошо, то второй является слабым местом SSD. Точнее, являлся ранее.

Если взглянуть на приведенную выше таблицу, можно понять, что в данном случае технология MLC выигрывает – очередной плюс в свою копилку.

На скриншоте изображен текущий объем записанных данных для диска Samsung SSD EVO на 250 Гб. При этом гарантированный ресурс составляет 150 Тб.

Сам ресурс исходит из надежности транзисторов, в которые записываются байты. При этом триггеры переключаются из одного положения во второе и количество таких переключений ограничено. Когда оно подходит к концу, ячейка памяти «умирает» и помечается системой как отсутствующая.

Выбор подходящего SSD

На самом деле, разница между коммерческими и потребительскими накопителями настолько огромная, что ее сложно осознать. Команды разработчиков начали делать дорогие SSD для удовлетворения более высоких запросов, связанных с высокотехнологичной деятельностью, наукой и военными разработками, которые требуют постоянной обработки информации.

Серверы на больших предприятиях — это хороший пример использования дорогих флеш-накопителей, ведь они работают по 24 часа в сутки 5-7 дней в неделю. Вот почему они нуждаются в продолжительном жизненном цикле, быстром чтении/записи и повышенной надежности. Потребительские накопители являются урезанными версиями коммерческих. Они лишены определенных функций, но предлагают больший объем памяти. Кроме того, в мире наблюдается приятная тенденция к увеличению производительности бюджетных НАНД и снижению их стоимости.

TLC NAND — это самая бюджетная память, которая способна удовлетворить нужды большинства потребителей. MLC-память можно рассматривать, как более продвинутый вариант NAND-памяти для людей, готовых вкладывать в свой персональный компьютер большие средства. Он подойдет и для тех, кто планирует хранить свои данные в течение многих лет. Если на мониторе появилась надпись «NAND Flash was not detected», значит память, скорее всего, исчерпала свой ресурс и вышла из строя.

При выборе твердотельного накопителя можно столкнуться с разными технологиями используемой памяти в характеристиках SSD, но что лучше – MLC, TLC или QLC?

Давайте выясним какая память установленная в SSD, лучше всего подойдет для домашнего использования. А ниже, поговорим о других разновидностях обозначения скоростной памяти, маркирующихся в характеристиках, по типу: V-NAND и 3D NAND.

MLC (Multi Level Cell)

MLC flash as it’s name suggests stores multi bits of data on one cell. The big advantage of this is the lower cost of manufacturing versus manufacturing SLC flash. The lower cost in flash production is generally passed onto you as the consumer, and for that reason is very popular among many brands. MLC flash is preferred for consumer SSDs for it’s lower costs but the data read/write life is less in comparison to SLC at around 10,000 per cell.

Pros:

• Lower production costs are passed onto you the consumer.
• Is more reliable than TLC flash.

Cons:

Not as durable and reliable as SLC or enterprise SSDs.

Recommended for:

Everyday consumer use, gamers, and enthusiasts.

Страница 4: Технологии памяти: SLC, MLC, TLC и 3D-NAND

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 21, то есть два. Распознавать два состояния очень легко – электроны в ячейке либо отсутствуют, либо они есть в максимальном количестве. У ячеек TLC состояний уже 23, 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).

С уменьшением размера ячеек тоже не все так просто – есть физические ограничения. В них уперлась Samsung с накопителями 840 EVO, где используется память с 1x-нм ячейками. Поэтому с новыми SSD 850 PRO Samsung уже перешла на 3D-память.

Концепцию здесь понять легко: ячейки памяти 2D, как можно догадаться по названию, планарные. Если вы хотите увеличить число ячеек, то без увеличения площади кристалла не обойтись. Но здесь имеются свои ограничения, поэтому технология 2D уперлась в предел роста. Спасением стала технология 3D, в которой ячейка памяти представляет собой цилиндр, как показано на следующем рисунке:

Цилиндры можно располагать друг над другом, в результате память «вырастает» в высоту, а площадь основания не меняется. Таким образом можно существенно увеличить плотность хранения памяти. Samsung SSD 850 EVO использует 3D-память с 32 слоями и 3-битными ячейками TLC. Информацию о размере ячеек 3D-памяти Samsung не дает, но обещает, что срок службы 3D-памяти TLC не хуже 2D-памяти MLC. 3D-память обладает большей надежностью, а также дает и другие преимущества, в том числе высокую производительность и низкое энергопотребление. Но технически создание такой памяти – задача непростая, по этой причине многие SSD по-прежнему работают с классической 2D-памятью. Но Samsung сегодня перевела все потребительские SSD на собственную 3D-память.

<> В чем разница между AHCI и NVMe?Тесты разных технологий SSD
 

Дискуссия и опрос

Уффф… по-моему, это самая большая моя статья в блоге 🙂 Я мог бы разбить ее на несколько частей, увеличив тем самым посещаемость в краткосрочной перспективе. Но я не вижу смысла размениваться по мелочам, когда за материалом стоит большая и кропотливая работа, а единая статья получается намного более целостной и плавной. Однако дайте мне знать, если такое количество букв вам не под силу 😉

• что влияет на ваш выбор при покупке SSD (брэнд, память, контроллер, цена и т.д.) и в какой степени
• какой SSD вы купили в этом году (себе или родственникам) и почему предпочли именно его

Опрос традиционно призван выявить количественный расклад в аудитории блога. Вы можете выбрать не более трех пунктов.

Результаты голосования утеряны в связи с прекращением работы веб-сервиса опросов.

Домашнее задание

В следующий раз мы будем разбирать, сколько данных пишется на SSD в наших ПК. Я попрошу предоставить сведения с ваших систем, и хотя в статье будут базовые инструкции, предварительная подготовка не помешает.

• Фирменная утилита. Если таковая существует для вашего диска, найдите ее и научитесь просматривать данные SMART в ней.
• Интерпретация атрибутов SMART. Найдите официальное описание атрибутов SMART для вашего накопителя на английском языке. Не для всех дисков есть такая документация, но она может быть в разделе поддержки вашего SSD на сайте компании или идти вместе с фирменной утилитой.
• Crystal Disk Info. Научитесь копировать в этой программе информацию только об атрибутах SMART.

Marvell

Эта компания не выпускает своих SSD, зато ее контроллеры установлены во многих ОЕМ-накопителях. Им также не чужд рынок мобильных ПК, где твердотельные диски постепенно становятся нормой.

Контроллер второго поколения 88SS9174

установлен на борту, к примеру, Crucial m4 и Intel 510. A в 2012 году Marvell выпустила новую версию чипа — 88SS9187 . Предположительно, он производительнее и энергоэффективнее своего предшественника.

Контроллеры Marvell отличаются конкурентоспособной ценой, но требуют доводки прошивки для достижения максимальной совместимости, производительности и стабильности. Своими наработками в программном обеспечении для них известны Crucial-Micron, Plextor (в сотрудничестве с LITEON) и, конечно, Indilinx.