So sánh chip nhớ tlc và mlc năm 2024

Bộ nhớ NAND flash là bộ nhớ được ứng dụng phổ biến hiện nay trên các thiết bị lưu trữ như SSD hoặc thẻ nhớ. Vậy bộ nhớ NAND là gì? có những loại bộ nhớ NAND nào đang có mặt trên thị trường? Hãy cùng Phúc Anh tìm hiểu ngay trong bài viết sau đây.

Bộ nhớ NAND là gì?

NAND là bộ nhớ điện tĩnh flash có thể lưu trữ dữ liệu ngay cả khi không được kết nối với nguồn điện. Khả năng lưu trữ dữ liệu khi tắt nguồn khiến NAND trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các thiết bị bên trong, bên ngoài và thiết bị lưu động. Ổ USB, ổ SSD và thẻ SD đều sử dụng công nghệ flash, cung cấp bộ nhớ cho các thiết bị như điện thoại di động hoặc máy ảnh kỹ thuật số.

Có một số loại NAND trên thị trường. Nói một cách đơn giản nhất, sự khác biệt giữa các loại này chính là số lượng bit có thể được lưu trữ trên mỗi ô. Các bit đại diện cho một điện tích chỉ có thể có một trong hai giá trị, 0 hoặc 1, bật hoặc tắt.

Sự khác biệt chính giữa các loại NAND là chi phí, công suất và độ bền. Độ bền được xác định bằng số lượng Chu kỳ Ghi - Xóa (P/E) mà một ô flash có thể trải qua trước khi bắt đầu bị hỏng. Chu kỳ P/E là quá trình xóa và ghi vào một ô. Công nghệ NAND có thể duy trì càng nhiều chu kỳ P/E thì chứng tỏ thiết bị càng có độ bền cao.

Có những loại bộ nhớ flash NAND nào đang có mặt trên thị trường hiện nay

Các loại lưu trữ flash NAND phổ biến là SLC, MLC, TLC và 3D NAND. Sau đây chúng ta cùng đi tìm hiểu các đặc điểm khác nhau của từng loại NAND.

NAND SLC

Ưu điểm: Độ bền cao nhất – Nhược điểm: Giá đắt và dung lượng thấp

NAND ô đơn cấp (SLC) chỉ lưu trữ 1 bit thông tin trên mỗi ô. Ô chỉ lưu trữ dạng 0 hoặc 1, do đó, có thể ghi và truy xuất dữ liệu nhanh hơn. SLC mang lại hiệu năng tốt nhất và độ bền cao nhất với 100.000 Chu kỳ ghi xoá. Do đó, loại này có tuổi thọ cao hơn các loại NAND khác. Tuy nhiên, mật độ dữ liệu thấp khiến SLC trở thành loại NAND đắt đỏ nhất và do đó không được sử dụng phổ biến trong phân khúc sản phẩm tiêu dùng. Loại này thường được sử dụng cho máy chủ và các ứng dụng công nghiệp khác đòi hỏi tốc độ và độ bền cao.

NAND MLC

Ưu điểm: Giá rẻ hơn SLC – Nhược điểm: Chậm hơn và không bền bằng SLC

NAND ô đa cấp (MLC) lưu trữ nhiều bit trên mỗi ô, tuy nhiên, thuật ngữ MLC thường tương đương với 2 bit trên mỗi ô. MLC có mật độ dữ liệu cao hơn SLC và do đó có thể được sản xuất với dung lượng lớn hơn. MLC là sự kết hợp tuyệt vời giữa giá cả, hiệu suất và độ bền. Tuy nhiên, MLC nhạy cảm hơn với các lỗi dữ liệu và có 10.000 Chu kỳ ghi xoá. Do đó, loại này có độ bền thấp hơn so với SLC. MLC thường được sử dụng trong phân khúc sản phẩm tiêu dùng không quá coi trọng yếu tố độ bền.

NAND TLC

Ưu điểm: Giá rẻ nhất và có dung lượng cao – Nhược điểm: Độ bền thấp

NAND ô tam cấp (TLC) lưu trữ 3 bit trên mỗi ô. Việc bổ sung số lượng bit trên mỗi ô giúp giảm chi phí và tăng dung lượng. Tuy nhiên, điều này gây tác động tiêu cực tới hiệu năng và độ bền nên chỉ có 3.000 chu kỳ ghi xoá. Nhiều sản phẩm tiêu dùng sẽ sử dụng TLC vì đây là lựa chọn có giá rẻ nhất.

NAND 3D

Trong mười năm trở lại đây, NAND 3D là một trong những cải tiến lớn nhất trên thị trường flash. Các nhà sản xuất Flash đã phát triển NAND 3D để khắc phục các vấn đề mà họ gặp phải khi thu nhỏ NAND 2D để đạt được mật độ cao hơn và chi phí thấp hơn. Trong NAND 2D, các ô lưu trữ dữ liệu được sắp xếp cạnh nhau theo chiều ngang. Điều này có nghĩa là lượng không gian để đặt các ô bị hạn chế và việc cố gắng thu nhỏ các ô sẽ làm giảm độ tin cậy của chúng.

Do đó, các nhà sản xuất NAND đã quyết định xếp chồng các ô theo một hướng khác, và NAND 3D đã ra đời với các ô được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc. Mật độ bộ nhớ cao hơn giúp nâng cao dung lượng lưu trữ mà không dẫn tới tăng giá quá nhiều. NAND 3D còn mang lại độ bền cao hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn.

Nhìn chung, NAND là một công nghệ bộ nhớ cực kỳ quan trọng vì công nghệ này có thời gian xóa và ghi nhanh hơn với chi phí thấp hơn trên mỗi bit. Trước sự nở rộ của ngành game, công nghệ NAND có vẻ sẽ tiếp tục phát triển để hỗ trợ đáp ứng nhu cầu lưu trữ ngày càng cao của người tiêu dùng.

Công nghệ Triple-Level Cell sẽ được các hãng sản xuất ứng dụng cho những mẫu ổ thể rắn SSD mới trong thời gian tới với hiệu năng cao nhưng giá cả phải chăng.

Khi ổ SSD trở nên phổ biến hơn trên thị trường, người dùng đã có nhiều sự lựa chọn đa dạng với giá bán ngày một cạnh tranh. SSD TLC với ưu thế chi phí thấp mà đổi lại hiệu năng cao đang dần thay thế ổ SSD sử dụng chip nhớ MLC, vốn đang là xu thế chỉ đạo trên thị trường. Chuẩn bộ nhớ flash NAND TLC thực ra đã ra đời từ sớm, song chúng chỉ được ứng dụng chủ yếu trong USB hay thẻ nhớ… Khi công nghệ ngày càng tiến bộ, SSD cũng bắt đầu thay đổi chính mình và chuyển sang sử dụng chuẩn bộ nhớ NAND TLC.

Chuẩn bộ nhớ TLC là gì?

TLC hẳn sẽ không lạ lẫm với người dùng điện thoại iPhone, khi mẫu iPhone 6 đã bắt đầu sử dụng chip nhớ này và từ đó gây ra một làn sóng làm thay đổi thị trường nhưng vẫn còn nhiều sự nghi hoặc. Với sự thay đổi của các trình điều khiển và iPhone 6S sau này được trang bị bộ nhớ đệm lớn hơn, mối nghi ngờ của người dùng dần biến mất.

Cấu trúc của 4 công nghệ chip nhớ flash NAND.

Về cơ bản, có 4 loại kiến trúc công nghệ chip nhớ flash NAND: đầu tiên là SLC (Single-level cell), tiếp đến là MLC (Multi-level cell), TLC (Triple-level cell) và cuối cùng là QLC (Quad-level cell). Điểm khác nhau cơ bản của chúng nằm ở khả năng chứa được bao nhiêu bit trên mỗi ô nhớ (cell).

Tuổi thọ của ổ SSD TLC

Trước khi nói về độ bền của TLC, đầu tiên chúng ta cần nhắc lại vấn đề của ổ SSD. Thành phần quan trọng cấu tạo nên SSD chính là chip nhớ flash NAND và chính các chip nhớ này ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ SSD. Dựa trên cấu trúc chip nhớ flash NAND, dữ liệu tồn tài khi được lưu trữ trong các ô dữ liệu chồng lên nhau trong các lớp cách điện.

Chu kỳ ghi và xóa dữ liệu diễn ra liên tục. Dữ liệu cần phải đi qua 1 lớp cách điện và điện tích đi qua sẽ phân hủy dần lớp cách điện đó. Sau một số lượng chu kỳ nhất định, lớp cách điện này sẽ mất hoàn toàn. Đó là lý do tồn tại khái niệm P/E (chu kỳ ghi/xóa dữ liệu) và tuổi thọ của ổ SSD dựa vào chu kỳ đó.

Đối với hầu hết người dùng đang đặt câu hỏi về độ bền của TLC, mối quan tâm của họ chính là việc tuổi thọ của TLC ngắn hơn MLC. Điều này quá rõ ràng bởi TLC có khả năng ghi 3bit/cell và nó cần tới 8 mức trạng thái điện áp, so với SLC là 2 mức (1bit/cell) và MLC là 4 mức (2bit/cell). Các mức điện áp càng nhiều thì lớp cách điện phân hủy càng nhanh.

Cách sử dụng ổ SSD tốt nhất

Từ những điều rút ra ở trên, chúng ta có thể thấy rằng SLC, MLC hay TLC đều có một tuổi thọ dự kiến nhất định, miễn là flash NAND hoạt động liên tục. Sớm hay muộn thì ngưỡng tuổi thọ cuối cùng cũng sẽ chạm tới. Giống như một mảnh giấy, nó chỉ có thể bị cục tẩy xóa đi xóa lại một số lần nhất định.

Một số người có thể hỏi tại sao không sử dụng ổ cứng sử dụng đĩa cơ truyền thống (HDD) vì ổ cứng truyền thống không có những hạn chế về chu kỳ P/E nói trên? Kết cấu cơ khí của ổ cứng HDD truyền thống chính là rào cản khiến tốc độ của chúng chỉ bằng 1/5 so với SSD. Chúng rất nặng và cồng kềnh, lại ồn ào, có thể dễ dàng bị hư hỏng khi va đập mạnh. Trong khi đó, ổ SSD nhanh hơn, nhẹ hơn, êm hơn và khả năng chống va đập tốt hơn.

Từ đó, SSD trở thành xu hướng chủ đạo trên thị trường lưu trữ hiện nay. Tương tự như thị trường điện thoại di động, trong khi điện thoại di động truyền thống (feature phone) rất bền, nhưng với sự tiến bộ trong công nghệ và nhu cầu của người dùng về tốc độ, thì điện thoại thông minh dần (smartphone) ít bền hơn vẫn dần trở thành tiêu chuẩn phát triển.

Không quan trọng bạn lưu trữ bằng SSD hay HDD, ổ thể rắn SSD luôn là một ý tưởng tốt để sao lưu dữ liệu một cách thường xuyên. Ngoài ra, nếu muốn kéo dài tuổi thọ của SSD, ngoài việc tránh sử dụng các chương trình đòi hỏi SSD làm việc liên tục, bạn có thể cài đặt các phần mềm chuyên dụng để mở rộng giới hạn tuổi thọ của SSD.

Cải thiện độ bền cho công nghệ TLC

TLC sẽ là sự thay thế xứng đáng cho MLC, trở thành tiêu chuẩn chủ đạo trên thị trường chip nhớ. Có thể nhiều người dùng đang lo lắng cho tuổi thọ của TLC, nhưng nên nhớ rằng khi MLC ra đời, người dùng cũng có những quan ngại tương tự khi so sánh tuổi thọ với SLC.

Tuy nhiên, với thị phần SSD ngày một tăng cao, thời gian đã xóa đi những hoài nghi về tuổi thọ đó. Năm ngoái, một số ít nhà sản xuất đã thử nghiệm các mẫu SSD TLC, nhưng họ chưa nhận được sự tín nhiệm của người dùng. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của công nghệ flash NAND, SSD TLC chắc chắn sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong tương lai gần.

Plextor tiên phong trong công cuộc cải thiện độ bền SSD TLC..

Trong năm qua, hãng Plextor đã tập trung toàn bộ công tác nghiên cứu của mình vào việc cải thiện tuổi thọ của SSD TLC. Bằng cách sử dụng chip flash NAND TLC chất lượng cao, lựa chọn trình điều khiển thích hợp nhất và kết hợp cùng các phần mềm chăm sóc độc quyền, Plextor cam kết gia tăng độ bền của SSD TLC lên một mức độ cao hơn.

Ngay thời điểm hiện tại, Plextor đang chuẩn bị tung ra thị trường loạt SSD TLC đầu tiên với chu kỳ P/E lên tới 2.000 lần, cao hơn gấp đôi so vơi mức P/E trung bình của TLC thông thường (500-1.000 lần), đảm bảo được tuổi thọ dài lâu cho sản phẩm.

Ngoài ra, ổ SSD TLC của Plextor có thể sử dụng với phần mềm PlexTurbo. Cài đặt PlexTurbo sẽ không chỉ cải thiện tốc độ đọc/ghi của ổ SSD, quan trọng hơn nó sẽ làm giảm số lượng truy cập ghi không cần thiết. Điều này rất có lợi cho SSD TLC với số lần ghi ít hơn, nâng cao chu kỳ P/E và kéo dài tuổi thọ cho SSD.