Discos ssd amb memòries TLC vs MLC

El primer va ser el brutal augment en la producció i la competència entre els fabricants, que han empès els preus a la baixa. A més de gegants com Samsung i Toshiba, fins i tot Intel i AMD han invertit grans quantitats de diners en la fabricació de memòria flash.

El segon va ser la introducció de la tecnologia MLC (Multi-Level Cell), on cada cel·la va passar a emmagatzemar dos bits en lloc d'un de sol. Això va ser possible gràcies a l'ús de tensions intermèdies. La tecnologia MLC s'ha implantat de forma més o menys simultània pels diversos fabricants, i ha permès reduir a la meitat el cost per megabyte, però en canvi es va traduir en xips de memòria flash amb un rendiment més baix i que es degraden més ràpidament.

Avui dia, els xips MLC són els que es fan servir en la immensa majoria dels pendrives, targetes de memòria i discs SSD. Els xips tradicionals, que emmagatzemen un bit per cel·la, van passar a ser anomenats "SLC" (Single-Level Cell), i són produïts amb l'objectiu d'atendre el mercat d'unitats d'estat sòlid d'alt rendiment (sobretot els models destinats a l' mercat de servidors). Encara que molt més cars, ells ofereixen un millor rendiment i són més durabilitat.

A l'altre extrem, tenim les unitats equipades amb xips TLC, que emmagatzemen tres bits per cel·la, en lloc de dos com els MLC, i per tant, redueixen el cost de fabricació per gigabyte en més d'un 33%. D'altra banda, l'ús de més tensions intermèdies resulten en xips que es degraden més ràpidament que els MLC.

Diferències entre MLC i TLC

En veritat, no hi ha diferències físiques entre les cèl·lules d'un xip MLC i TLC. En tots dos casos, la tècnica de producció és gairebé la mateixa però hi ha diferències en elles… però també la forma en què el xip està programat. El que fa que els xips MLC i TLC siguin més barats que els SLC és una simple qüestió d'aritmètica: un xip NAND de 16 gigabytes pot donar origen a un xip SLC de 16 gigabytes, un xip MLC de 32 gigabytes o un xip TLC de 48 gigabytes.

Suposant que el cost total de l'xip sigui de 24 dòlars, tindríem un cost per gigabyte d'0, 75 dòlar en el MLC i només 0, 50 dòlar en el TLC. Si ets un fabricant interessat en vendre discos SSD de gran capacitat per un baix preu, seria obvi quina de les dues opcions et semblaria més atractiva.

El gran problema no és només la durabilitat, sinó també el propi rendiment dels xips, que decau amb l'ús de més bits. Una operació de lectura que triga 50 μs en un xip MLC, trigarà 100 μs o més en un xip TLC.

A el mateix temps, una operació d'escriptura que triga 900 μs o més en un xip MLC, triga més de 2000 μs al TLC, el que resulta en caigudes proporcionals a les velocitats de lectura i escriptura de les unitats.

ET RECOMENDAMOSTipos de memòria NAND en SSD: SLC, MLC, TLC i QLC

El problema, però, és la durabilitat. La vida útil dels xips MLC és de només 10.000 cicles en els 50 nm, mentre que en els xips TLC la vida útil és de 2.500 operacions en els 50 nm.

Fins i tot amb l'ús de sectors i altres tècniques emprades pels controladors actuals per estendre la vida útil de les unitats, un SSD de 128 GB basat en els xips de TLC de 25 nm durà només 96 TB d'enregistraments durant tota la seva vida útil, limitant molt el seu ús. Per a efecte de comparació, un disc de 128 GB basat en xips MLC de 34 nm portarà 640 TB en disc.

Un disc MLC presentaria una vida útil relativament baixa, però encara acceptable si tenim en compte les grans avantatges que la memòria flash ofereix en altres àrees. El drive TLC, però, tindria una utilització limitada i en moltes situacions d'ús podria presentar esgotament després de diversos anys. És a dir, no són dolents Val? Però són de pitjor qualitat.

Un SSD amb memòria TLC és totalment apte per a un usuari normal. Però un MLC té més qualitat, i estan present en els topalls de gamma dels fabricants.

Molts fabricants han estat capaços de compensar aquesta caiguda en el rendiment i la fiabilitat de les memòries flash amb millors controladors i l'ús d'un percentatge major de l'SSD, però això no anul·la la qüestió central que els fabricants estan produint pitjors xips de memòria flash amb cada nova generació, aconseguint avenços només en relació amb el cost.

Multi-Level Cell (MLC)

MLC és l'estàndard utilitzat per la majoria dels discos d'estat sòlid de l'actualitat. La sigla significa Multi-Level Cell, i és utilitzada per a descriure a les memòries NAND flash que tinguin la capacitat d'emmagatzemar 2 bits de dades per cel·la.

TLC és una evolució d'aquesta tecnologia, i permet emmagatzemar 3 bits de dades per cel·la, mentre que el Single-Level Cell (SLC) emmagatzema només un bit de dades per cada cel·la. Cadascuna té avantatges i desavantatges, que veurem a continuació.

El tipus MLC és bastant comú actualment, i consisteix en un procés que utilitza tensions diferenciades per fer que una cel·la de memòria emmagatzemi dos bits (en teoria, és possible fer-la emmagatzemar més) en comptes d'un de sol, com ocorre en el SLC.

Gràcies a la tecnologia MLC, els costos dels dispositius d'emmagatzematge flash han disminuït, augmentant fins i tot l'oferta de productes com memòries USB i smartphones amb preus més accessibles.

Triple-Level Cell (TLC)

El mateix nom ho indica: el tipus TLC emmagatzema tres bits per cel·la, per tant, el volum de dades que pot ser guardat en la unitat augmenta considerablement. És l'estàndard més recent que tenim al mercat.

ET RECOMENDAMOSCorsair Dominator Platinum Special Edition i Vengeance LED

No obstant això, el rendiment també és menor en comparació amb la tecnologia MLC, després de tot, obtenim vuit possibles valors amb tres bits, raó per la qual hi ha més varietat de tensions: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 i 111.

Aquí, el principal benefici és l'augment d'espai d'emmagatzematge, ja que les memòries TLC solen ser més lentes que els xips MLC que, al seu torn, tenen menys rendiment que la tecnologia SLC.

Així i tot, les memòries TLC i MLC són més ràpides que els discos durs, raó per la qual el seu ús és viable en la majoria de les aplicacions: en moltes situacions, no compensa tenir un SSD bastant ràpid, però que no ofereix una capacitat de emmagatzematge suficient.

Quins són els avantatges i els desavantatges?

El gran avantatge dels discs d'estat sòlid amb tecnologia TLC està en el seu preu més baix. Això perquè les unitats amb la tecnologia són més denses, emmagatzemant més dades amb la mateixa quantitat d'espai. O sigui, ells acaben tenint una eficiència de cost més gran. Però això, com tot a la vida, té un preu.

Els discos d'estat sòlid amb la tecnologia TLC acaben no sent tan ràpids ni tan durables com els models amb MLC. Per això, no estan indicats per a l'ús professional.

En veritat, els discos d'estat sòlid amb TLC són més adequats per als usuaris domèstics. Per a aquest tipus d'usuaris, no hi ha una diferència de rendiment notable, al menys en la gran majoria dels casos.

Quants cicles de gravació suporten sense perdre la seva capacitat d'emmagatzemar dades?

Està clar que el nombre de cicles d'escriptura suportat per una cèl·lula afecta la seva vida útil. Però, afortunadament, no és l'únic factor. Hi ha altres dos de gran importància: la freqüència amb què el valor contingut en la cel és modificat (la freqüència amb què es llegeix no té cap influència en la vida útil) i la capacitat de la unitat d'emmagatzematge massiu (en el nostre cas, de l'SSD o un dispositiu d'estat sòlid) en què està instal·lada.

La importància de la freqüència de les operacions d'enregistrament és òbvia: la freqüència de les operacions d'escriptura en una cel·la que suporta deu mil cicles d'escriptura d'una unitat poc utilitzada o que emmagatzema dades estàtics, és petita. Aquesta cèl·lula, per tant, durarà molt més que l'altra, instal·lada en una unitat que s'utilitza per emmagatzemar dades dinàmiques els valors canvien sovint ia tota hora han de ser reescrits.

Tan important com el banc de memòria on s'emmagatzemen les dades en un SSD és el controlador contingut al seu interior, que funciona com a interfície entre el disc SSD i l'ordinador. Aquest és el controlador que decideix en quines cèl·lules seran guardades les dades.

ET RECOMENDAMOSLa producció de memòries DRAM seguirà sent molt limitada en el 2018

Durant aquests últims anys en què els SSD es difonen, els algoritmes que determinen quines seran aquestes cèl·lules es van perfeccionar. Els controladors més moderns busquen distribuir les operacions de lectures de les cèl·lules disponibles en els SSD de la forma més homogènia possible, evitant que algunes cèl·lules rebin moltes més operacions d'escriptura que d'altres.

En els inicis de la utilització dels SSD, les unitats eren de capacitat relativament petita. Avui ja es troben fàcilment al mercat unitats d'1 TB. Doncs bé, si s'augmenta considerablement el nombre total de cèl·lules en les quals es poden distribuir les operacions d'escriptura, la freqüència amb què cada cel·la es sobreescriu es redueix en raó directa d'aquest augment.

D'aquí la importància de la capacitat de la unitat SSD en el que toca a la seva longevitat. Però tot i així, els dispositius basats en MLCs tenen un període de vida útil molt menor que aquells basats en SLC.

Una altra diferència important és la rapidesa amb la qual es realitzen les operacions d'escriptura. Encara que aquesta vegada, les operacions de lectura no interfereixen. Després de tot, per mesurar una tensió només cal aplicar un sensor als punts on hi ha una diferència de potencial elèctric. Però en el cas de l'escriptura, la cosa és diferent.

Aquest tipus de cel·la de memòria, com es pot observar, pot emmagatzemar vuit diferents valors (000 ₂ = 010-1112 = 710). La simple observació és suficient per evidenciar que "escriure" un valor (ajustar el nivell de voltatge) és molt més complicat (i per tant més lent) quan el nombre de valors possibles augmenta. I, augmentant el rang de tensions, augmenta el consum d'energia.

Qüestió de la temperatura

Fins fa poc, els mòduls de memòria dissipaven calor, però això mai va arribar a ser preocupant. No obstant això, quan es tracta de memòries "flash" de múltiples nivells, la cosa és diferent.

Després de tot, aquestes operen en freqüències altes i utilitzen tensions relativament altes, dos factors importants en el que toca a la dissipació de calor i, per tant, a l'augment de la temperatura de l'xip.

La cosa és especialment delicada quan es tracta de memòries MLC, on és major el nombre de llindars de les tensions internes que identifiquen el valor emmagatzemat.

Això perquè les temperatures massa elevades poden interferir en aquests llindars, el que modifica el valor emmagatzemat i compromet completament la fiabilitat de la memòria.

ET RECOMENDAMOSSamsung mostra les seves memòries RDIMM de 256 GB

El resultat és que definitivament no és aconsellable que les bases d'aquest tipus de memòria es mantinguin en temperatures d'operació molt altes. És per això que alguns dispositius (per exemple, alguns SSD de Samsung) disposen de sensors de temperatura que simplement alenteixen les escriptures (les lectures, com sempre, poc afecten la dissipació de calor) en els casos en què es detecten temperatures per sobre de els 70 graus centígrads i només tornen a el funcionament normal quan els bancs es refreden fins per sota d'aquest valor límit.

Les memòries d'un sol nivell (SLC) són molt més tolerants a les altes temperatures. Això és així perquè com pot prendre només un d'entre dos estats, la tolerància és molt més gran que la temperatura canviï lleugerament el llindar de tensió, llavors el valor emmagatzemat no es modifica.

Per això els SSD de cel simple, més cars però que suporten temperatures més altes, són classificats com "industrials", mentre que els MLC, que han d'operar en un rang de temperatura més baixa, són classificats com "comercials".

SSD Recomanables

Corsair Force MP500 - Unitat d'Estat slid, SSD de 120 GB, M.2 PCIe Gen. 3 x4 NVMe-SSD, Velocitat de Lectura fins a 2.300 MB / s Les unitats SSD CORSAIR NVMe M.2 permeten un nivell de rendiment en un format compacte Corsair Force Series LI - Unitat d'Estat slid de 480 GB (SATA 3, 6 GB / s, TLC NAND) (CSSD-F480GBLEB) Amb velocitat d'escriptura de 530 MB / si de lectura de 560 MB / s; Capacitat d'emmagatzematge de 480 i velocitat de transferència de dades de 6 Gbit / s GB Corsair Neutron Xti - Disc Dur slid 240 GB (Serial ATA III, MLC, 0-70 C, 2.5 ", -40-85 C), Color Negre i Vermell rendiment constant i molt altes taxes de transferència sostingudes Samsung 850 EVO - Disc dur slid (250 GB, Serial ATA III, 540 MB / s, 2.5 "), negre Capacitat d'emmagatzematge SSD de 250 GB; Velocitat seqüencial de lectura de fins a 540 MB / si d'escriptura de fins a 520 MB / s 63, 26 EUR Samsung 960 EVO NVMe M.2 - Disc dur slid de 500 GB (Samsung V-NAND, PCI Express 3.0 x4, NVMe, AES 256 bits, 0 - 70 C) Capacitat d'emmagatzematge SSD de 500 GB; Memòries Samsung V-NAND, interfície NVMe i controladora Polaris 183, 86 EUR

conclusió

El MLC té més vida útil que el TLC, perquè és més fàcil de distingir els 4 estats possibles de tensió que els 8 que tenen un marge d'error menor. Per això també que un SSD TLC és més barat i el trobem en SSD de gamma baixa i mitjana.

Ara ja sabem que els SSD basats en memòries MLC són més cars que els TLC, suporten menor densitat de dades, són més ràpids i poden suportar temperatures més altes, amb una vida útil més llarga i consumint menys energia. Què et sembla tot? Ja ens comenteu les vostres impressions, després de llegir l'article!