96层3D闪存

闪存如何保存数据?

目前市场上常见的闪存(NAND flash)技术,可达到一个内存储存单元(cell)中存放1位(bit)、2位、或3位的数据。它们分别被称为单层式储存(SLC),多层式储存(MLC),以及三层式储存(TLC)。三者之中,SLC内存有最佳的效能表现、最优异的耐久度与可靠度。然而,相较于MLC和TLC,SLC flash的制造成本和售价也最为高昂。

一般认为,SLC有最大的容错率,这是因为相较于MLC储存单元可存放2个位的数据─00,01,10或是11,SLC的每个储存单元仅用来存放1个位─ 0 或是 1。当一个位只分配给一个储存单元时,里面存放的数据当然就比较不易出错。不过,鱼与熊掌难兼得,要使用SLC NAND来存放与其他技术(如MLC)同等量的数据,就需要非常多的储存单元,每位/储存单元(bit/cell)的高平均成本,造就了SLC在市场上令企业望而却步的价格。

耐用度判定

闪存的寿命取于内存可执行的总写入/抹除次数(P/E cycles),对于所有闪存装置来说,这个数值都是有限的,因为随着使用次数增加,内存的氧化层(oxide layers)会耗损,久而久之无法再保存正确数量的电荷,导致数据变得不可靠。平均而言,SLC通常可保证50,000到1,000,000次的写入/抹除次数、MLC可达到3,000次、TLC则约达1,000次。*

NAND类型 SLC MLC 3D TLC 96层3D TLC
位/储存单元 1 2 3 3
效能 ★★★★ ★★ ★★
耐用度 (P/E cycles) 50K 3K 1K 3K
资料保存可靠度 (Data retention) ★★★★ ★★ ★★
功耗 普通 普通
成本 $$$$ $$ $ $
特色 价高但使用寿命长、耐用度高 广泛应用于固态硬盘与工控市场 一般用于消费性市场 适合固态硬盘与大部分工业应用

*注:写入抹除次数(P/E cycles)会根据flash的类别以及产品制程而有所差别。

从2D平面堆栈到3D堆栈

随着制程演进,晶圆尺寸逐渐微细化,传统2D平面堆栈的闪存也达到了密度上限。故而内存厂商开始将视线转向3D立体堆栈,寻求突破瓶颈。堆栈密度增加亦会产生一些问题,如数据保存时间变短、硬盘可靠度和整体性能不如以往等。所幸,随着科技发展,硬盘的管理技术也越来越先进,透过变更韧体写法,奈米制程演进带来的问题已可获得解决,让新世代闪存装置能够发挥其高容量、高性能的优势,同时维持平易近人的价格。

举例来说,创见最新推出的3D NAND固态硬盘,除了采用高质量闪存颗粒打造,更内建创见多项进阶技术,提供卓越的性能及绝佳可靠度。SLC快取技术和RAID engine,不仅可提高随机读写的效率,同时延长产品寿命;内建RAID engine数据保护机制,可全面保护数据、提升储存可靠度;LDPC (Low Density Parity Check) ECC除错机制可侦测并修正错误。这些功能让内存效能更健全,满足AIoT应用的需求。

走在前沿的96层3D NAND

创见近来导入业界最新3D NAND技术,可将每储存单元3位的3D闪存,垂直堆栈高达96层。此一密度突破相较于前一代64层堆栈而言,不仅大幅提升储存效益,同时在耐用度方面也保持高水平。创见出厂产品皆经过耐用度测试,其采用96层3D闪存之固态硬盘与记忆卡钧可达到3K次抹写的耐用度,与MLC同级。

兼顾成本效益与可靠性

运用3D堆栈闪存的产品,除了具备高成本效益,同时性能与可靠度俱佳。创见的96层3D NAND产品兼顾高速传输、高耐用、高稳定度特性,让SSD发挥不亚于平面堆栈MLC的数据保存能力,同时又避免了后者高成本的缺点。这些固态硬盘结合高抹写次数、优异性能和耐用度,十分适合工业和企业级应用。

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