MLC与SLC对比.docx
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MLC与SLC对比.docx
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MLC与SLC对比
SLCMLC
SLC和MLC分别是是SingleLayerCell单层单元和Multi-LevelCell多层单元的缩写,SLC的特点是本钱高、容量小、速度快,而MLC的特点是容量大本钱低,但是速度慢。
MLC的每个单元是2bit的,相对SLC来说整整多了一倍。
不过,由于每个MLC存储单元中存放的资料较多,构造相对复杂,出错的几率会增加,必须进展错误修正,这个动作导致其性能大幅落后于构造简单的SLC闪存。
1SLC和MLC
存储单元分为两类:
SLC〔SingleLevelCell单层单元〕和MLC〔Multi-LevelCell多层单元〕。
此外,SLC闪存的优点是复写次数高达100000次,比MLC闪存高10倍。
此外,为了保证MLC的寿命,控制芯片都校验和智能磨损平衡技术算法,使得每个存储单元的写入次数可以平均分摊,到达100万小时故障间隔时间(MTBF)。
对MLC和SLC两大架构现在网上存在一个普遍的认识误区,那就是大家都认为MLC架构的NAND闪存是劣品,只有SLC架构的NAND闪存才能在质量上有保障。
我们先来回忆一下MLC的开展历程以及SLC目前的开展状况再来给这个假设做定论吧。
MLC技术开场升温应该说是从2003年2月东芝推出了第一款MLC架构NANDFlash开场,当时作为NANDFlash的主导企业三星电子对此架构很是不屑,依旧我行我素大力推行SLC架构。
第二年也就是2004年4月东芝接续推出了采用MLC技术的4Gbit和8GbitNANDFlash,显然这对于本来就以容量见长的NAND闪存更是如虎添翼。
三星电子长期以来一直倡导SLC架构,声称SLC优于MLC,但该公司于2004和2005年发表的关于MLC技术的ISSCC论文却初步显示它的看法发生了转变。
三星在其上仍未提供关于MLC闪存的任何营销材料,但此时却已经开发出了一款4Gbit的MLCNAND闪存。
该产品的裸片面积是156mm2,比东芝的90nm工艺MLCNAND闪存大了18m㎡。
两家主流NAND闪存厂商在MLC架构上的竞争就从这时开场正式打响了。
除了这三星和东芝这两家外,现在拥有了英特尔MLC技术的IM科技公司更是在工艺和MLC上都希望超越竞争对手,大有后来者居上的冲劲。
MLC技术的竞争就这样如火如荼地进展着。
另一方面我们再来看看SLC技术,存取原理上SLC架构是0和1两个充电值,即每Cell只能存取1bit数据,有点儿类似于开关电路,虽然简单但却非常稳定。
如同电脑的CPU部件一样,要想在一定体积里容纳更多的晶体管数,就必须提高生产工艺水平,减小单晶体管体积。
目前SLC技术受限于低硅效率问题,要想大幅度提高制程技术就必须采用更先进的流程强化技术,这就意味着厂商必须更换现有的生产设备,投入大不说而且还是个无底洞。
而MLC架构可以一次储存4个以上的充电值,因此拥有比拟好的存储密度,再加上可利用现有的生产设备来提高产品容量,厂商即享有生产本钱上的优势同时产品良率又得到了保证,自然比SLC架构更受欢送。
既然MLC架构技术上更加先进,同时又具备本钱和良率等优势,那为什么迟迟得不到用户的认同呢。
除了认识上的误区外,MLC架构NANDFlash确实存在着让使用者难以容忍的缺点,但这都只是暂时的。
为了让大家能更直观清楚地认识这两种架构的优缺点,我们来做一下技术参数上的比照。
首先是存取次数。
MLC架构理论上只能承受约1万次的数据写入,而SLC架构可承受约10万次,是MLC的10倍。
这其中也存在一个误区,网上很多媒体都有写MLC和SLC知识普及的文章,笔者一一拜读过,可以说容不够严谨,多数都是你抄我我抄你,相互抄来抄去,连错误之处也都完全一样,对网友很不负责。
就拿存取次数来说吧,这个1万次指的是数据写入次数,而非数据写入加读取的总次数。
数据读取次数的多寡对闪存寿命有一定影响,但绝非像写入那样严重,这个寿命值正随着MLC技术的不断开展和完善而改变着。
MLC技术并非一家厂商垄断,像东芝〔Toshiba〕已生产了好几代MLC架构NAND闪存,包括前不久宣布和美国SanDisk公司共同开发的采用最先进56nm工艺的16Gb〔2gigabyte〕和8Gb〔1gigabyte〕MLCNAND闪存,16Gb是单芯片的业最大容量。
东芝在MLC闪存设计方面拥有经历与技术,去年东芝利用90nm工艺与三星的73nm产品竞争。
东芝90nmMLC闪存的位密度达29Mbits/mm2,超过了三星的73nm闪存〔位密度为25.8Mbits/mm2〕。
对于给定的存储密度,东芝闪存的裸片面积也比三星的要小。
例如东芝的4-Gbit90nmNAND裸片面积是138mm2,而三星的4-Gbit73nmNAND裸片面积是156mm2,这使东芝在本钱方面更具竞争力。
三星方面现在正奋起直追,与东芝之间的竞争异常剧烈。
再加上IMFT、海力士等厂商的参与,MLC技术开展势头迅猛,今天MLCNANDFlash写寿命还只有1万次,明天也许就会是2万次、3万次甚至到达与SLC同等级别的10万次,这是完全有可能的。
拿MLCNANDFlash的写寿命我们一起来算笔帐,假设近期笔者购置了一款2GB容量MP3播放器,闪存是东芝产的MLC架构NANDFlash,理论上只能承受约1万次数据写入。
笔者是个疯狂的音乐爱好者,每天都要更新一遍闪存里的歌曲文件,这样下来一年要执行365次数据写入,1万次可够折腾至少27年的,去除7年零头作为数据读取对闪存寿命的损耗,这款MP3播放器如果其它部件不出问题笔者就可以正常使用至少20年。
20年对于一款电子产品有着怎样的意义?
就算笔者恋旧,也不可能20年就用一款MP3播放器吧。
况且就算是SLC架构,闪存里的数据保存期限最多也只有10年,1万次的数据写入寿命其实一点儿也不少。
其次是读取和写入速度。
这里仍存在认识上的误区,所有闪存芯片读取、写入或擦除数据都是在闪存控制芯片下完成的,闪存控制芯片的速度决定了闪存里数据的读取、擦除或是重新写入的速度。
可能你会拿现成的例子来辩驳,为什么在同样的控制芯片、同样的外围电路下SLC速度比MLC快。
首先就MLC架构目前与之搭配的控制技术来讲这点笔者并不否认,但如果认清其中的原因你就不会再说SLC在速度方面存在优势了。
SLC技术被开发的年头远早于MLC技术,与之相匹配的控制芯片技术上已经非常成熟,笔者评测过的SLC产品数据写入速度最快能到达9664KB/s〔KISSKS900〕,读取速度最快能到达13138KB/s〔mobiBLUDAH-1700〕,而同样在高速USB2.0接口协议下写入速度最慢的还缺乏1500KB/s,读取速度最慢的也没有超过2000KB/s。
都是SLC闪存芯片,都是高速USB2.0接口协议,为什么差异会如此大。
笔者请教了一位业资深设计师,得到的答案是闪存控制芯片效能低,且与闪存之间的兼容性不好,这类产品不仅速度慢而且在数据操作时出错的概率也大。
这个问题在MLC闪存刚投入市场时同样也困扰着MLC技术的开展,好在去年12月我们终于看到了曙光。
这就是擎泰科技〔SkymediCorporation〕为我们带来的新一代高速USB2.0控制芯片SK6281及SD2.0/MMC4.2的bo快闪记忆卡控制芯片SK6621,在MLCNAND闪存的支持与速度效能上皆有良好表现。
其所支持的MLC芯片已经到达了Class4的传输速度。
MLCNANDFlash自身技术的原因,只有控制芯片效能够强时才能支持和弥补其速度上的缺点,支持MLC制程的控制芯片需要较严格的标准,以充分发挥NAND闪存芯片的性能。
擎泰科技所推出的系列控制芯片经过长时间可靠性测试及针对不同装置兼容性进展的比对较正,已能支持目前市场主流的MLC闪存,如英特尔JS29F16G08CAMB1、JS29F08G08AAMB1,三星K9G4G08U0A、K9G8G08U0M、K9LAG08U0M、K9HBG08U1M,东芝TC58NVG2D4CTG00、TC58NVG3D4CTG00、TH58NVG4D4CTG00,美光〔Micron〕、海力士〔Hynix〕等等。
此外,藉由良好的韧体设计,可大幅提升性能,到达最高的存取速度,例如:
SK6621支持MLC可到Class4水准,其所支持SLC皆可支持到Class6的传输速度。
SK6281还到达了VistaReadyBoost速度的需求〔EnhancedforWindowsReadyBoost〕,且支持单颗MLC时可达22MB/s的读取速度及6MB/s的写入速度,综合下来并不比SLC慢多少。
你手上的MP3播放器USB传输速度慢并不全是因为闪存芯片采用了MLC架构,它与控制芯片的关系要更加密切一些。
第三是功耗。
SLC架构由于每Cell仅存放1bit数据,故只有高和低2种电平状态,使用1.8V的电压就可以驱动。
而MLC架构每Cell需要存放多个bit,即电平至少要被分为4档〔存放2bit〕,所以需要有3.3V及以上的电压才能驱动。
最近传来好消息,英特尔新推出的65纳米MLC写入速度较以前产品提升了二倍,而工作电压仅为1.8V,并且凭借低功耗和深层关机模式,其电池使用时间也得到了延长。
第四是出错率。
在一次读写中SLC只有0或1两种状态,这种技术能提供快速的程序编程与读取,简单点说每Cell就像我们日常生活中使用的开关一样,只有开和关两种状态,非常稳定,就算其中一个Cell损坏,对整体的性能也不会有影响。
在一次读写中MLC有四种状态〔以每Cell存取2bit为例〕,这就意味着MLC存储时要更准确地控制每个存储单元的充电电压,读写时就需要更长的充电时间来保证数据的可靠性。
它已经不再是简单的开关电路,而是要控制四种不同的状态,这在产品的出错率方面和稳定性方面有较大要求,而且一旦出现错误,就会导致2倍及以上的数据损坏,所以MLC对制造工艺和控制芯片有着更高的要求。
目前一些MP3主控制芯片已经采用了硬件4bitECC校验,这样就可以使MLC的出错率和对机器性能的影响减小到最低。
第五是制造本钱。
为什么硬盘容量在成倍增大的同时生产本钱却能保持不变,简单点说就是在同样面积的盘片上存储更多的数据,也就是所谓的存储密度增大了。
MLC技术与之非常类似,原来每Cell仅存放1bit数据,而现在每Cell能存放2bit甚至更多数据,这些都是在存储体体积不增大的前提下实现的,所以一样容量大小的MLCNANDFlash制造本钱要远低于SLCNANDFlash。
综上所述,MLC技术是今后NANDFlash的开展趋势,就像CPU单核心、双核心、四核心一样,MLC技术通过每Cell存储更多的bit来实现容量上的成倍跨越,直至更先进的架构问世。
而SLC短期仍然会是市场的佼佼者,但随着MLC技术的不断开展和完善,SLC必将退出历史的舞台。
SLC(信令链路编码)
某个方向上的信令链路一般都编成一个组,叫信令链路组。
这条信令链路在这个组中的就是SLC。
SLC号是做数据的时候工程人员定义的。
SLC、MLC和TLC三者的区别
X3(3-bit-per-cell)架构的TLC芯片技术是MLC和TLC技术的延伸,最早期NANDFlash技术架构是SLC(Single-LevelCell),原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料,直到MLC(Multi-LevelCell)技术接棒后,架构演进为1个存储器储存单元存放2位元。
2009年TLC架构正式问世,代表1个存储器储存单元可存放3位元,本钱进一步大幅降低。
如同上一波SLC技术转MLC技术趋势般,这次也是由NANDFlash大厂东芝(Toshiba)引发战火,之后三星电子(SamsungElectronics)也赶紧参加战局,使得整个TLC技术大量被量产且应用在终端产品上。
TLC芯片虽然储存容量
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