Bộ nhớ NAND Flash là gì? Ứng dụng công nghệ NAND

Bộ nhớ NAND Flash là gì? Ứng dụng công nghệ NAND
5/5 - (8 bình chọn)

Bộ nhớ NAND Flash là gì? Ứng dụng công nghệ NAND. Dưới đây là những thông tin cơ bản mà bạn cần biết về bộ nhớ NAND flash.

Bộ nhớ NAND Flash là gì?

Bộ nhớ NAND Flash là một loại bộ nhớ không cần nguồn điện để duy trì dữ liệu với tốc độ đọc ghi nhanh chóng, bộ nhớ flash cũng có khả năng xóa đi và ghi lại dữ liệu mới, đây là loại bộ nhớ tiên tiến nhất hiện nay.

Về cấu trúc flash NAND được chia theo mô hình lưới, cơ bản là cell (ô nhớ), page (trang) và block (khối). Nhiều cell hợp thành một page, kích thước thường từ 2 – 16KB. Tương tự nhiều page sẽ tạo thành một block, gồm 128 đến 256 page với kích thước từ 256KB – 4MB. Trong xu hướng hiện nay, nhiều nhà sản xuất thường chọn cách mở rộng kích thước page và block để tăng tốc độ ghi của bộ nhớ.

Bộ nhớ NAND Flash là gì?
Cấu tạo của NAND Flash điển hình

Đặc điểm kỹ thuật của NAND Flash Memory

Có 3 công nghệ flash NAND hiện đang sử dụng phổ biến là:

  • SLC (single-level cell)
  • MLC (multi-level cell)
  • TLC (triple-level cell)

Sự khác nhau giữa các công nghệ này là mật độ bit dữ liệu chứa trong chip nhớ, độ trễ và độ bền dựa theo chu kỳ ghi xóa (P/E cycle). Và điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng tổng thể của thiết bị nhớ.

NAND SLC chỉ chứa 1 bit dữ liệu (0 hoặc 1) nhưng có độ trễ thấp nhất và độ bền đạt đến 100.000 chu kỳ ghi xóa. MLC chứa 2 bit dữ liệu và chu kỳ ghi xóa vào khoảng 10.000 lần. Trong khi đó, NAND TLC (triple level cell) chứa đến 3 bit dữ liệu nhưng vấn đề lớn nhất của công nghệ chip nhớ này là độ tin cậy thấp, chỉ 5.000 chu kỳ P/E và độ trễ cao hơn nhiều so với hai loại trên.

Đặc điểm kỹ thuật của NAND Flash Memory
NAND Flash của hãng SAMSUNG

Về cơ bản, chip NAND TLC có tốc độ đọc lẫn ghi thấp hơn chip MLC, mặc dù mỗi cell của TLC chứa đến 3 bit dữ liệu. Ngược lại NAND SLC có hiệu năng và độ bền cao nhất đồng thời chi phí sản xuất cũng cũng đắt hơn nhiều, nên chỉ ứng dụng trong các hệ thống đòi hỏi độ bền và khả năng đáp ứng cùng lúc số lượt truy xuất dữ liệu lớn.

Ưu điểm của bộ nhớ NAND Flash không biến đổi

Một trong những lợi ích của bộ nhớ NAND flash là việc lưu trữ dữ liệu không biến đổi. Khác với bộ nhớ DRAM phải được cấp nguồn liên tục để lưu giữ dữ liệu, bộ nhớ NAND lưu giữ dữ liệu ngay cả khi tắt nguồn nên thiết bị này rất lý tưởng cho việc lưu trữ trong các thiết bị xách tay / di động.

Cấu trúc 3D NAND

Cấu trúc 3D NAND
Cấu trúc 3D NAND

Trong 3D NAND, nhiều lớp ô nhớ được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc cùng với sự liên kết giữa các lớp. Chồng nhiều lớp ô nhớ lên nhau thành các lớp theo chiều dọc tạo ra dung lượng lưu trữ lớn hơn trong khi có kích thước nhỏ hơn và tăng hiệu năng bằng cách tạo ra các kết nối tổng thể ngắn hơn cho mỗi ô nhớ. Điều này cũng làm giảm chi phí trên mỗi byte so với 2D NAND. Các thiết bị 3D NAND flash có thể tận dụng các thiết kế MLC, TLC hoặc QLC.

Vấn đề cân bằng hao mòn ô NAND

Các ô NAND không được chế tạo để tồn tại mãi mãi. Không giống với DRAM, các ô NAND sẽ hao mòn dần theo thời gian vì chu kỳ ghi hao mòn nhiều hơn chu kỳ đọc. Các thiết bị lưu trữ NAND có số lượng chu kỳ ghi hạn chế, nhưng cân bằng hao mòn quản lý sự hao mòn của các ô được thực hiện bởi bộ điều khiển flash luôn nằm trên thiết bị. Tất cả ổ USB flash, thẻ nhớ SD và ổ SSD đều có bộ điều khiển NAND quản lý NAND flash và thực hiện các chức năng như cân bằng hao mòn và sửa lỗi.

Để kéo dài tuổi thọ của các thiết bị lưu trữ NAND, bộ điều khiển NAND flash bảo đảm rằng tất cả dữ liệu ghi được trải đều trên khắp tất cả các khối vật lý của thiết bị để không làm hao mòn một khu vực nào của NAND nhanh hơn một khu vực khác.

Ổ cứng thể rắn (SSD)

Ổ cứng thể rắn (SSD)
NAND trong SSD

SSD mang lại những lợi thế đáng kể về hiệu năng và độ bền so với ổ cứng tiêu chuẩn. Xem chi tiết về cấu tạo ổ cứng SSD để tìm hiểu thêm.

Nguồn: Bộ nhớ NAND Flash là gì? Ứng dụng công nghệ NAND

Bài viết này có hữu ích với bạn không?
Không