Все о чипах SSD: QLC, TLC, MLC, SLC и PLC
Твердотельные накопители (SSD) в последние годы завоевали значительное внимание благодаря своей скорости и надежности по сравнению с традиционными жесткими дисками, достаточно просто посмотреть на график IDC, который иллюстрирует разницу стоимости SSD и HDD:
SSD меньше чем за 10 лет стал очень доступным и на клиентских компьютерах встречается всё чаще и чаще, поэтому давайте разбираться в SSD, а вернее в чипах, на которых они работают.
Одним из ключевых компонентов SSD являются NAND-чипы памяти. Различные типы чипов NAND, такие как QLC, TLC, MLC и SLC, играют важную роль в производительности и долговечности накопителей. В этой статье мы подробно рассмотрим каждый из этих типов чипов и их особенности.
Что такое NAND-память?
NAND-память — это вид флеш-памяти, который широко используется в SSD-накопителях. Этот тип памяти отличается своей способностью хранить данные даже при отсутствии питания, что делает его идеальным для использования в постоянных запоминающих устройствах. NAND-память работает по принципу хранения зарядов в ячейках памяти, которые могут представлять различное количество бит данных в зависимости от технологии.
Износостойкость NAND-памяти
Износостойкость NAND-памяти, выраженная в количестве циклов записи/стирания (Program/Erase, P/E), является важным параметром при выборе чипов для различных приложений. На “усталость” памяти влияют несколько факторов, включая технологию производства и архитектуру ячеек. Например, SLC (Single-Level Cell) NAND обладает лучшей износостойкостью среди типов флеш-памяти, в то же время QLC (Quad-Level Cell) NAND имеет наименьшую износостойкость. Графически это можно отразить так:
Если говорить по-русски, то:
QLC - До 1000 циклов P/E
TLC - До 3000 циклов P/E
MLC - До 10 000 циклов P/E
SLC - До 100 000 циклов P/E
Разберемся с NAND-ами и сравним их скорости
QLC (Quad-Level Cell)
QLC является самой “многобитной” формой NAND-памяти, которая может хранить четыре бита информации на одну ячейку. Это позволяет увеличить плотность хранения данных и снизить стоимость производства одного гигабайта памяти. SSD с данным типом памяти могут хранить до 61.44 ТБ. Однако такой тип памяти имеет свои недостатки: меньшая скорость чтения/записи и более низкая долговечность по сравнению с другими типами NAND из-за большей вероятности ошибок записи.
TLC (Triple-Level Cell)
TLC хранит три бита данных на ячейке памяти. По сравнению с QLC, TLC предлагает лучшее соотношение между стоимостью и производительностью. Она быстрее и более долговечна, что делает её популярным выбором для массового потребителя. Тем не менее скорость записи все еще уступает MLC и SLC, а объем таких SSD достигает лишь 15.36 ТБ.
MLC (Multi-Level Cell)
MLC может сохранять два бита на одну ячейку, что обеспечивает более высокую скорость работы и надежность по сравнению с TLC и QLC. Хотя это делает MLC более дорогими в производстве, их используют в премиальных потребительских моделях SSD и корпоративных решениях благодаря улучшенной производительности и долгому сроку службы. В большинстве случаев, емкость дисков с чипами MLC не превышает 3.84 ТБ.
SLC (Single-Level Cell)
SLC содержит всего один бит на ячейку памяти. Такая структура обеспечивает высочайшую скорость чтения/записи и максимальную долговечность среди всех типов NAND-памяти. Недостатком SLC является малая емкость дисков с применением данных чипов - не более 1.6 ТБ. Из-за высокой стоимости производства SLC применяется преимущественно в специализированных промышленных решениях или там, где требуется максимальная надежность.
А теперь сравним скорость наиболее доступных и востребованных чипов:
А чем отличается TLC Enterprise от TLC Consumer?
Разница между чипами SSD TLC в потребительских и корпоративных (enterprise) решениях заключается прежде всего в их надежности, долговечности и производительности. В основе технологии обеих категорий лежит NAND-память с трёхуровневыми ячейками (TLC), что позволяет хранить три бита данных на одну ячейку. Однако, SSD для корпоративного сегмента разрабатываются с учетом более высоких требований к износостойкости и устойчивости при интенсивных рабочих нагрузках. В них часто используется улучшенная коррекция ошибок (ECC), более сложные контроллеры и повышенные показатели общего запаса циклов записи/стереть (DWPD). Эти факторы делают enterprise SSD идеальными для критически важных приложений, где стабильность и долгая работа имеют первостепенное значение.
А что ещё за PLC в заголовке?
Исторически QLC считалась самой низкопробной технологией в мире SSD, но теперь ситуация изменилась: компания Solidigm представила прототип SSD на основе PLC NAND. Это важное событие произошло на Flash Memory Summit 2022. Ранее Solidigm была подразделением Intel, занимающимся производством NAND-памяти, но ныне она принадлежит SK Hynix. Технология PLC NAND (Penta-Level Cell) позволяет хранить пять бит информации в одной ячейке. Это увеличивает плотность записи и снижает стоимость хранения данных. Эксперты прогнозируют, что SSD на базе PLC NAND смогут конкурировать по стоимости с HDD аналогичной емкости. По сравнению с QLC NAND, в технологии PLC добавлено ещё одно состояние ячеек, что позволило разместить пятый бит информации. В итоге используются 32 состояния ячеек для всех возможных комбинаций из пяти единиц и нулей. Нагрузка на каждую ячейку значительно возросла; также увеличились требования к контроллеру памяти SSD, особенно к его блоку коррекции ошибок, который станет более сложным в новом стандарте.
Какой NAND всё-таки выбрать?
Выбор SSD с подходящим видом чипов зависит от сферы применения и требований к характеристикам:
QLC для пользователей с ограниченным бюджетом, для работы с архивами и большими объемами информации и в тех случаях, когда надежность и скорость имеют меньшее значение чем объем памяти.
TLC оптимальной для большинства пользователей благодаря хорошему балансу между ценой и производительностью. Подходит для универсальных, потребительских задач.
MLC тем, кто нуждается в более высокой скорости работы при умеренной цене. Может эффективно применяться для серверов и рабочих станций.
SLC, несмотря на свою дороговизну, идеален для критически важных задач благодаря исключительной надежности и высокой скорости.
InRack советует: Учитывайте ваши задачи и бюджет, чтобы выбрать накопители, которые будут соответствовать вашим требованиям. Тип NAND-памяти оказывает существенное влияние на производительность, долговечность и стоимость SSD.