Технології

Пам’ять майбутнього: як влаштовані SSD?

Пристрій флеш-пам’яті представляє особливий інтерес. Коли традиційні жорсткі диски зберігають інформацію на декількох магнітних пластинах (платтерах), де актуатор зі зчитувальними головками отримує інформацію з диска, що обертається, у SSD інформація зберігається за допомогою флеш-пам’яті NAND. Спочатку ця технологія була доступна тільки для використання по дроту, однак виробники твердотільних накопичувачів не стоять на місці, тому зараз ринок активно штурмують як дротові, так і бездротові SSD.

Розглянемо принцип роботи SSD. Інформація зберігається в масиві комірок пам’яті, який складається з транзисторів з плаваючим затвором. Електрони в залежності від напрямку напруги переміщуються між управляючим затвором і каналом NAND. Коли на управляючий затвор подається напруга, електрони починають тягнутися вгору, і отримане електричне поле допомагає їм досягти плаваючого затвора, подолавши при цьому перешкоду з оксиду. Завдяки йому електрони не рухаються далі плаваючого затвора. Так відбувається програмування осередку.

Відсутність рухомих дисків рухомих частин — одне з головних переваг SSD над жорсткими дисками, і саме це дає твердотілим накопичувачам працювати на швидкостях, помітно перевершують HDD. Для наочності — ось зведена таблиця по часу затримки різних типів NAND і HDD.

SLC, MLC, TLC — кількість біт в кожній клітинці. У SLC (Single) це один біт, в MLC (Multi) — два біта, TLC (Triple) — відповідно, три біта. Отже, MLC зберігає в два рази більше інформації, ніж SLC, і це при тому, що кількість клітинок те ж саме. В цілому, принцип роботи цих типів NAND однаковий, що не можна сказати про витривалості.

Якщо, приміром, взяти кристал NAND щільністю 16 Гбіт, отримаємо SLC 16 Гбіт при тому, що в кожній комірці один біт. Відповідно, для MLC це буде 32 Гбіт, а для TLC — 48 Гбіт. Правда, в останньому випадку кристал NAND все одно доводиться різати, в результаті виходить еквівалент 32 Гбіт у MLC.

У TLC по цьому параметру найкращий показник — цей тип NAND витримує широкий діапазон коливань напруги. Накопичувачі з даним типом відрізняються доступною ціною і великою ємністю — наприклад, ця модель від SILICON POWER або такий накопичувач виробництва SANDISK. Але і з SLC зустрічаються цікаві варіанти (SILICON POWER M-Series).

Кілька років тому на зміну планарної флеш-пам’яті NAND прийшла 3D NAND. Вона менше схильна до зносу за рахунок відсутності необхідності в подачі високої напруги при запису даних у клітинку. Виробники активно розвивають цей напрям, і на ринку вже є багато накопичувачів з типом пам’яті 3D NAND. За вартістю вони дорожче (A-DATA з 512 ГБ обійдеться майже в 7 000 рублів, а INTEL — майже в 20 000 рублів), але і прослужать такі накопичувачі довше.

В цьому випадку ми отримуємо циліндр з верхнім шаром в ролі керуючого затвора, при цьому внутрішній шар виконує роль ізолятора. Самі осередки розташовуються один під одним, утворюючи стек. Керуюча логіка розміщується під масивом пам’яті, звільняється площа чіпа, де згодом знаходять собі «дім» комірки пам’яті.

З цими сучасними технологіями SSD стали ще більш продуктивними та мають гарну пропускну здатність. Очікувалося, що на зміну NAND прийде щось інше, і 3D NAND не змусила себе чекати. А далі хто знає, куди нас заведуть технології.

Related Articles

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Close