SSD-Festplatten mit tlc vs mlc-Speichern

Der große Flash-Speicherboom ereignete sich zwischen 2004 und 2005, als eine Kombination aus zwei Faktoren zu einem raschen Rückgang der Preise pro Megabyte führte. Wo Smartphone- und SSD-Festplatten eine Reduzierung bemerkten, aber nur im Laufe der Zeit haben wir attraktivere Preise erzielt, obwohl es in letzter Zeit so aussieht, als ob sie nicht an der Arbeit liegen und die Preise wieder erhöhen. Möchten Sie den Unterschied zwischen TLC- und MLC-Speichern kennenlernen? Wir erklären Ihnen alles, was Sie wissen müssen!

Inhaltsverzeichnis

SSD-Laufwerke mit TLC vs MLC-Speichern

Das erste war die brutale Zunahme der Produktion und des Wettbewerbs unter den Herstellern, die die Preise nach unten gedrückt haben. Neben Giganten wie Samsung und Toshiba haben auch Intel und AMD viel Geld in die Herstellung von Flash-Speichern investiert.

Die zweite war die Einführung der MLC-Technologie (Multi-Level Cell), bei der jede Zelle zwei Bits anstelle von nur einem speicherte. Dies war dank der Verwendung von Zwischenspannungen möglich. Die MLC-Technologie wurde von verschiedenen Herstellern mehr oder weniger gleichzeitig implementiert und hat die Kosten pro Megabyte um die Hälfte gesenkt. Stattdessen hat sie zu Flash-Speicherchips mit geringerer Leistung geführt, die sich schneller verschlechtern..

Heutzutage werden MLC-Chips in den meisten USB-Sticks, Speicherkarten und SSDs verwendet. Herkömmliche Chips, die ein Bit pro Zelle speichern, wurden als „SLC“ (Single-Level Cell) bezeichnet und werden mit dem Ziel hergestellt, den Markt für Hochleistungs-Solid-State-Laufwerke (insbesondere Modelle für die.) Zu bedienen Servermarkt). Obwohl sie viel teurer sind, bieten sie eine bessere Leistung und sind langlebiger.

Im anderen Extrem haben wir Einheiten, die mit TLC-Chips ausgestattet sind, die drei Bits pro Zelle anstatt zwei wie MLCs speichern und daher die Herstellungskosten pro Gigabyte um mehr als 33% senken. Andererseits führt die Verwendung von mehr Zwischenspannungen zu Chips, die sich schneller als MLCs zersetzen.

Unterschiede zwischen MLC und DC

In Wahrheit gibt es keine physikalischen Unterschiede zwischen den Zellen auf einem MLC- und einem TLC-Chip. In beiden Fällen ist die Produktionstechnik fast gleich, aber es gibt Unterschiede… aber auch die Art und Weise, wie der Chip programmiert wird. Was MLC- und TLC-Chips billiger macht als SLCs, ist eine einfache Frage der Arithmetik: Aus einem 16-Gigabyte-NAND-Chip kann ein 16-Gigabyte-SLC-Chip, ein 32-Gigabyte-MLC-Chip oder ein TLC-Chip von entstehen 48 Gigabyte.

Unter der Annahme, dass die Gesamtkosten des Chips 24 US-Dollar betragen, hätten wir Kosten pro Gigabyte von 0, 75 US-Dollar für den MLC und nur 0, 50 US-Dollar für das Freihandelsabkommen. Wenn Sie ein Hersteller sind, der daran interessiert ist, SSDs mit großer Kapazität zu einem niedrigen Preis zu verkaufen, ist es offensichtlich, welche der beiden Optionen für Sie attraktiver ist.

Das große Problem ist nicht nur die Haltbarkeit, sondern auch die Leistung der Chips selbst, die mit der Verwendung von mehr Bits abnimmt. Ein Lesevorgang, der auf einem MLC-Chip 50 µs dauert, dauert auf einem TLC-Chip 100 µs oder mehr.

Gleichzeitig dauert eine Schreiboperation, die auf einem MLC-Chip 900 µs oder mehr dauert, auf dem TLC mehr als 2000 µs, was zu Tropfen führt, die proportional zu den Lese- und Schreibgeschwindigkeiten der Laufwerke sind.

Wir empfehlen Ihnen NAND-Speichertypen in SSD: SLC, MLC, TLC und QLC

Das größte Problem ist jedoch die Haltbarkeit. Die Lebensdauer von MLC-Chips beträgt nur 10.000 Zyklen in den 50 nm, während in TLC-Chips die Lebensdauer 2.500 Operationen in den 50 nm beträgt.

Selbst mit der Verwendung von Sektoren und anderen Techniken, die von aktuellen Treibern verwendet werden, um die Lebensdauer von Laufwerken zu verlängern, kann eine 128-GB-SSD auf Basis von 25-nm-TLC-Chips während ihrer gesamten Lebensdauer nur 96 TB Aufzeichnungen aufnehmen, was begrenzt ist seine Verwendung sehr. Zum Vergleich: Eine 128-GB-Festplatte auf Basis von 34-nm-MLC-Chips verfügt über 640 TB Festplatte.

Eine MLC-Festplatte hätte eine relativ geringe Lebensdauer, ist aber dennoch akzeptabel, wenn wir die großen Vorteile berücksichtigen, die der Flash-Speicher in anderen Bereichen bietet. Das TLC-Laufwerk hätte jedoch nur eine begrenzte Verwendung und könnte in vielen Anwendungssituationen nach einigen Jahren erschöpft sein . Ich meine, sie sind nicht schlecht, okay? Aber sie sind von schlechterer Qualität.

Eine SSD mit TLC-Speicher ist für einen normalen Benutzer völlig geeignet. Ein MLC hat jedoch eine höhere Qualität und ist in der Spitzengruppe der Hersteller vertreten.

Viele Hersteller konnten diesen Rückgang der Leistung und Zuverlässigkeit des Flash-Speichers durch bessere Treiber und die Verwendung eines höheren Prozentsatzes der SSD kompensieren. Dies negiert jedoch nicht die zentrale Frage, dass Hersteller schlechtere Flash-Speicherchips herstellen. Fortschritte bei jeder neuen Generation nur in Bezug auf die Kosten.

Mehrebenenzelle (MLC)

MLC ist der Standard, der heute von den meisten Solid-State-Laufwerken verwendet wird. Das Akronym steht für Multi-Level Cell und wird verwendet, um NAND-Flash-Speicher zu beschreiben, die 2 Datenbits pro Zelle speichern können.

TLC ist eine Weiterentwicklung dieser Technologie und ermöglicht das Speichern von 3 Datenbits pro Zelle, während die Single-Level-Cell (SLC) nur ein Datenbit für jede Zelle speichert. Jeder hat Vor- und Nachteile, die wir als nächstes sehen werden.

Der MLC-Typ ist heutzutage weit verbreitet und besteht aus einem Prozess, bei dem differenzierte Spannungen verwendet werden, um eine Speicherzelle zwei Bits speichern zu lassen (theoretisch ist es möglich, mehr zu speichern), anstatt nur eines, wie im SLC.

Dank der MLC-Technologie sind die Kosten für Flash-Speichergeräte gesunken und das Angebot an Produkten wie USB-Sticks und Smartphones zu günstigeren Preisen sogar gestiegen.

Triple-Level-Zelle (DC)

Der Name selbst gibt es an: Der TLC-Typ speichert drei Bits pro Zelle, daher nimmt das Datenvolumen, das in der Einheit gespeichert werden kann, erheblich zu. Es ist der neueste Standard, den wir auf dem Markt haben.

Wir empfehlen Ihnen Corsair Dominator Platinum Special Edition und Vengeance LED

Die Leistung ist jedoch auch im Vergleich zur MLC-Technologie geringer, schließlich erhalten wir acht mögliche Werte mit drei Bits, weshalb es mehr Spannungsvielfalt gibt: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 und 111.

Der Hauptvorteil ist hier die Vergrößerung des Speicherplatzes, da TLC-Speicher normalerweise langsamer sind als MLC-Chips, die wiederum eine geringere Leistung als die SLC-Technologie aufweisen.

Trotzdem sind TLC- und MLC-Speicher schneller als Festplatten, weshalb ihre Verwendung in den meisten Anwendungen möglich ist: In vielen Situationen wird eine relativ schnelle SSD nicht kompensiert, sie bietet jedoch keine Kapazität von genügend Speicherplatz.

Was sind die Vor- und Nachteile?

Der große Vorteil von Solid-State-Laufwerken mit DC-Technologie liegt in ihrem niedrigsten Preis. Dies liegt daran, dass die Laufwerke mit der Technologie dichter sind und mehr Daten bei gleichem Speicherplatz speichern. Mit anderen Worten, sie haben am Ende eine höhere Kosteneffizienz. Aber das hat, wie alles im Leben, seinen Preis.

Solid-State-Laufwerke mit TLC- Technologie sind nicht so schnell oder langlebig wie MLC-Modelle. Daher sind sie nicht für den professionellen Gebrauch geeignet.

In der Tat sind TLC-Solid-State-Laufwerke besser für Heimanwender geeignet. Für diese Benutzertypen gibt es zumindest in den allermeisten Fällen keinen merklichen Leistungsunterschied.

Wie viele Aufnahmezyklen unterstützen Sie, ohne Ihre Fähigkeit zum Speichern von Daten zu verlieren?

Es ist klar, dass die Anzahl der von einer Zelle unterstützten Schreibzyklen ihre Nutzungsdauer beeinflusst. Aber zum Glück ist dies nicht der einzige Faktor. Es gibt zwei weitere wichtige Punkte: die Häufigkeit, mit der der in der Zelle enthaltene Wert geändert wird (die Häufigkeit, mit der er gelesen wird, hat keinen Einfluss auf die Nutzungsdauer) und die Kapazität des Massenspeichers (in unserem Fall) von der SSD oder dem Solid-State-Gerät), in dem es installiert ist.

Die Bedeutung der Häufigkeit von Aufzeichnungsvorgängen liegt auf der Hand: Die Häufigkeit von Schreibvorgängen in einer Zelle, die zehntausend Schreibzyklen einer wenig verwendeten Einheit unterstützt oder statische Daten speichert, ist gering. Diese Zelle hält daher viel länger als die andere, die auf einem Laufwerk installiert ist, auf dem dynamische Daten gespeichert werden, deren Werte sich häufig ändern und die jederzeit neu geschrieben werden müssen.

Genauso wichtig wie die Speicherbank, in der die Daten auf einer SSD gespeichert sind, ist der darin enthaltene Controller, der als Schnittstelle zwischen der SSD-Festplatte und dem Computer fungiert. Dies ist der Controller, der entscheidet, in welchen Zellen die Daten gespeichert werden.

WIR EMPFEHLEN IHNEN Die Produktion von DRAM-Speichern wird auch 2018 sehr begrenzt sein

In den letzten Jahren, in denen sich SSDs verbreitet haben, wurden die Algorithmen, die bestimmen, wie diese Zellen aussehen werden, perfektioniert. Neuere Controller versuchen, die Leseoperationen der auf den SSDs verfügbaren Zellen so homogen wie möglich zu verteilen, um zu verhindern, dass einige Zellen viel mehr Schreiboperationen als andere empfangen.

In den frühen Tagen der Verwendung von SSDs war die Kapazität der Laufwerke relativ gering. 1-TB-Laufwerke sind heute verfügbar. Nun, wenn die Gesamtzahl der Zellen, in die Schreiboperationen verteilt werden können, stark erhöht wird, wird die Häufigkeit, mit der jede Zelle überschrieben wird, direkt proportional zu dieser Erhöhung verringert.

Daher die Bedeutung der Kapazität der SSD für ihre Langlebigkeit. Dennoch haben MLC-basierte Geräte eine viel kürzere Lebensdauer als SLC-basierte.

Ein weiterer wichtiger Unterschied ist die Geschwindigkeit, mit der Schreibvorgänge ausgeführt werden. Obwohl diesmal die Lesevorgänge nicht stören. Um eine Spannung zu messen, reicht es schließlich aus, einen Sensor an den Stellen anzubringen, an denen ein Unterschied im elektrischen Potential besteht. Aber beim Schreiben ist die Sache anders.

Diese Art von Speicherzelle kann, wie zu sehen ist, acht verschiedene Werte speichern (000 ₂ = 010 bis 1112 = 710). Die einfache Beobachtung reicht aus, um zu zeigen, dass das "Schreiben" eines Wertes (Einstellen des Spannungspegels) viel komplizierter (und daher langsamer) ist, wenn die Anzahl möglicher Werte zunimmt. Durch Erhöhen des Spannungsbereichs steigt der Energieverbrauch.

Temperaturproblem

Bis vor kurzem haben Speichermodule Wärme abgeführt, aber dies war nie ein Problem. Beim mehrstufigen Flash-Speicher ist dies jedoch anders.

Schließlich arbeiten sie bei hohen Frequenzen und verwenden relativ hohe Spannungen, zwei wichtige Faktoren für die Wärmeableitung und damit eine erhöhte Chiptemperatur.

Dies ist besonders schwierig, wenn es um MLC-Speicher geht, bei denen die Anzahl der Schwellenwerte für interne Spannungen, die den gespeicherten Wert identifizieren, größer ist.

Dies liegt daran, dass zu hohe Temperaturen diese Schwellenwerte stören können, wodurch der gespeicherte Wert geändert und die Zuverlässigkeit des Speichers vollständig beeinträchtigt wird.

WIR EMPFEHLEN IHNEN Samsung zeigt seine 256 GB RDIMM-Speicher

Das Ergebnis ist, dass es definitiv nicht ratsam ist, die Basen dieses Speichertyps bei sehr hohen Betriebstemperaturen zu halten. Aus diesem Grund verfügen einige Geräte (z. B. einige Samsung-SSDs) über Temperatursensoren, die das Schreiben einfach verlangsamen (die Messwerte haben wie immer nur geringe Auswirkungen auf die Wärmeableitung), wenn die Temperaturen darüber liegen 70 Grad Celsius und kehren nur dann zum normalen Betrieb zurück, wenn die Bänke unter diesen Grenzwert abkühlen.

Single-Level-Speicher (SLC) sind gegenüber hohen Temperaturen wesentlich toleranter. Dies liegt daran, dass die Toleranz viel größer ist als die Temperatur, die den Spannungsschwellenwert geringfügig ändert, da sich nur einer von zwei Zuständen annehmen kann, sodass sich der gespeicherte Wert nicht ändert.

Einzelzellen-SSDs, die teurer sind, aber höheren Temperaturen standhalten, werden daher als "industriell" eingestuft, während MLCs, die in einem niedrigeren Temperaturbereich arbeiten müssen, als "kommerziell" eingestuft werden.

Empfohlene SSD

Corsair Force MP500 - Solid State Drive, 120 GB SSD, M.2 PCIe Gen. 3 x4 NVMe-SSD, Lesegeschwindigkeit bis zu 2.300 MB / s CORSAIR NVMe M.2 SSD-Laufwerke ermöglichen eine Leistung in einem Format Kompaktes Corsair Force Series LE - 480 GB Solid State Drive (SATA 3, 6 GB / s, DC-NAND) (CSSD-F480GBLEB) Mit einer Schreibgeschwindigkeit von 530 MB / s und einer Lesegeschwindigkeit von 560 MB / s; 480 Speicherkapazität und 6 Gbit / s GB Datenübertragungsrate Corsair Neutron Xti - 240 GB feste Festplatte (serielle ATA III, MLC, 0-70 ° C, 2, 5 Zoll, -40-85 ° C), Farbe Schwarz y Rote konstante Leistung und sehr hohe dauerhafte Übertragungsraten Samsung 850 EVO - Feste Festplatte (250 GB, serieller ATA III, 540 MB / s, 2, 5 Zoll), schwarze SSD-Speicherkapazität von 250 GB; Sequentielle Lesegeschwindigkeit von bis zu 540 MB / s und Schreibgeschwindigkeit von bis zu 520 MB / s 63, 26 EUR Samsung 960 EVO NVMe M.2 - Festplatte mit 500 GB (Samsung V-NAND, PCI Express 3.0 x4, NVMe, AES) 256 Bit, 0 - 70 C) 500 GB SSD-Speicherkapazität; Samsung V-NAND-Speicher, NVMe-Schnittstelle und Polaris-Controller 183, 86 EUR

Fazit

Der MLC hat eine längere Lebensdauer als der TLC, da es einfacher ist, die 4 möglichen Spannungszustände zu unterscheiden als die 8, die eine geringere Fehlerquote aufweisen. Dies ist auch der Grund, warum eine TLC-SSD billiger ist und wir sie in SSDs mit niedriger und mittlerer Reichweite finden.

Wir wissen jetzt, dass speicherbasierte MLC-SSDs teurer als TLCs sind, einer geringeren Datendichte standhalten, schneller sind und höheren Temperaturen mit einer längeren Lebensdauer standhalten und weniger Strom verbrauchen. Was denkst du über alles? Sie teilen uns bereits Ihre Eindrücke mit, nachdem Sie den Artikel gelesen haben!