NAND SSD: cosa porta NAND Flash a SSD? [Partition Magic]

Sommario :

Come tutti sappiamo, un SSD è un dispositivo di archiviazione che utilizza assiemi di circuiti integrati (DRAM, flash NAND, 3D XPoint) per archiviare i dati in modo persistente. Tuttavia, se esegui una ricerca su Amazon, il supporto di archiviazione della maggior parte degli SSD è NAND flash. Allora, che dire SSD NAND ? Leggi questo post, in cui MiniTool ti spiega cos'è la flash NAND e cosa apporta all'SSD.

Navigazione rapida:

• Cos'è NAND Flash
• Difetti di NAND Flash
• Progresso tecnologico: tecnologia di processo
• Progressi tecnologici: SLC vs MLC vs TLC vs QLC
• Progressi tecnologici: 2D NAND vs 3D NAND
• Precauzioni per l'utilizzo di NAND SSD
• Linea di fondo
• Commenti degli utenti

Cos'è NAND Flash

La memoria flash NAND è un tipo di memoria flash non volatile. Si basa su circuiti elettrici per memorizzare i dati, ma non richiede alimentazione per conservare i dati, che è anche uno dei motivi per cui gli SSD utilizzano principalmente flash NAND come supporto di memorizzazione piuttosto che DRAM (un altro motivo è che la flash NAND è più economica della DRAM ).

Ulteriori letture:

3D XPoint è una tecnologia di memoria non volatile sviluppata congiuntamente da Intel e Micron Technology nel luglio 2015. Intel nomina Optane per i dispositivi di archiviazione che utilizzano la tecnologia e Micron li chiama QuantX. Si dice che le prestazioni di Optane siano migliori di NAND SSD e il prezzo sia inferiore a DRAM.

Le celle di memoria NAND sono realizzate con due tipi di porte: porte di controllo e porte flottanti. Entrambi i gate aiutano a controllare il flusso di dati. Quando si programma una cella (scrittura dei dati), una carica di tensione viene inviata al gate di controllo, facendo entrare gli elettroni nel gate flottante. Attraverso questo modo di carica, i dati possono essere memorizzati in ciascuna cella di memoria NAND.

Ma quando l'alimentazione viene scollegata dalla memoria flash NAND, il transistor a gate flottante fornirà una carica aggiuntiva alla cella di memoria, mantenendo i dati.

Difetti di NAND Flash

La memoria flash NAND ha anche i suoi svantaggi intrinseci come i seguenti:

1. Cancella blocco

In generale, un chip flash NAND ha più LUNEDI (Numero unità logica); ogni LUN ne ha più piani ; ogni aereo ne ha migliaia blocchi ; ogni blocco ha centinaia di file pagine . Quando scrivi o leggi dati, l'unità è la pagina. Tuttavia, quando si cancellano i dati, l'unità è bloccata.

D'altra parte, i dati vengono solitamente scritti in posizioni casuali e non continue; se modificare o scrivere dati, è necessaria la cancellazione. Pertanto, l'amplificazione della scrittura non può essere evitata.

2. P / E limitato (Programma / Cancella)

Ogni blocco NAND ha un limite al numero di volte che può essere cancellato. Quando questo numero viene superato, il blocco potrebbe diventare inutilizzabile. Perché una volta superato il numero di cicli P / E, è più probabile che si verifichino le seguenti situazioni:

• Gli elettroni non possono entrare nel cancello fluttuante ( errore di scrittura ).
• Gli elettroni nel floating gate possono facilmente uscire ( problema di conservazione dei dati ).
• Gli elettroni nella porta fluttuante non possono uscire ( cancellare il fallimento ).

Se ti preoccupi per la vita del tuo SSD, puoi leggere il seguente post per sapere come prolungare la vita del tuo SSD.

3. Leggi Disturb

Poiché la memoria flash viene letta più volte, il contenuto delle celle di memoria adiacenti nello stesso blocco cambierà (diventa un'operazione di scrittura). Il principio è il seguente:

Ogni pagina ha uno spazio di circa 4 KB o 8 KB. All'interno di una pagina ci sono molte celle. Ogni cella di solito memorizza un bit di dati (una cella può anche memorizzare più di un bit di dati e te lo spiegherò in seguito).

Quando una pagina viene letta, una tensione Vref viene applicata agli elettrodi di controllo delle celle sulla pagina mentre gli elettrodi di controllo delle celle su altre pagine viene applicata con una tensione Vpass relativamente maggiore, che può creare un campo elettrico più forte per attirare alcuni elettroni nel floating gate delle celle sulle pagine che non vengono lette (dati del programma), con conseguente errore di dati.

D'altra parte, più volte cancelli i blocchi, peggiore è l'effetto di isolamento e più facile è per gli elettroni entrare nel cancello fluttuante.

4. Disturbo del programma

Quando si scrive una pagina, verrà applicata una tensione maggiore agli elettrodi di controllo delle celle sulla pagina mentre una tensione inferiore verrà applicata agli elettrodi di controllo delle celle su altre pagine non scritte. Pertanto, gli elettroni possono essere facilmente iniettati nelle porte fluttuanti delle celle sulla pagina scritta.

Tuttavia, se la tensione più alta e la tensione più bassa sono vicine, specialmente quando troppi tempi di cancellazione portano a prestazioni di isolamento scadenti, è molto probabile che gli elettroni entrino nelle celle di memoria adiacenti. Ciò causerà anche errori nei dati.

Progresso tecnologico: tecnologia di processo

Dall'invenzione del flash NAND nel 1986, i produttori hanno fatto molti grandi progressi nella tecnologia flash NAND, come il miglioramento della tecnologia di processo, 3D NAND, MLC, TLC e QLC. In questa parte ti spiegherò la tecnologia di processo.

Al fine di ridurre il costo per bit ed espandere la capacità degli SSD, i produttori pensano innanzitutto a migliorare la tecnologia di processo, ad esempio, dai primi 50 nm agli attuali nodi di processo a 16/15 nm.

Il numero nella tecnologia di processo rappresenta la distanza dalla sorgente allo scarico. Minore è la distanza, più velocemente entrano gli elettroni e minore è la dimensione del transistor, il che significa che un chip della stessa dimensione ha una capacità maggiore e una velocità maggiore.

Tuttavia, quando la tecnologia di processo raggiunge i 15 nm nodi, si sta avvicinando al limite. Da un lato, il miglioramento continuo della tecnologia di processo farà aumentare notevolmente i costi, che non possono essere compensati dalla riduzione dei costi determinata dall'aumento della capacità.

D'altra parte, quando la tecnologia di processo è inferiore a 20 nm nodi, la perdita di carica (problema di conservazione dei dati) e l'interferenza di carica (disturbo di lettura e disturbo del programma) sono più evidenti.

Pertanto, se la tecnologia di processo va oltre, l'affidabilità e le prestazioni diminuiranno.

Progressi tecnologici: SLC vs MLC vs TLC vs QLC

Per aumentare la capacità e ridurre ulteriormente i costi, i produttori hanno proposto MLC, TLC e QLC. In questa parte, ti spiegherò SLC vs MLC vs TLC vs QLC.

In generale, una cella di memoria memorizza solo un bit di dati, il cosiddetto SLC (Single-Level Cell). Se si aumenta il numero di bit che possono essere memorizzati in ciascuna cella di memoria, ad esempio, aumentando a 2 (MLC, abbreviazione di Multi-Level Cell), a 3 (TLC, abbreviazione di Triple-Level Cell) oa 4 ( QLC, abbreviazione di Quad-Level Cell), anche la capacità di archiviazione della memoria flash NAND aumenterà di conseguenza.

Ad esempio, una normale memoria flash creata da SLC ha una capacità di 128 GB; quindi, MLC farà avere una capacità di 256 GB (doppia); TLC lo triplicherà a 384 GB; e QLC lo quadruplicherà a 512 GB. E di conseguenza, i costi vengono ridotti.

Tuttavia, l'aumento della capacità e la riduzione dei costi vengono a scapito di prestazioni, affidabilità e durata ridotte.

Come accennato in precedenza, la memoria flash NAND completa la lettura e la scrittura dei dati applicando la tensione. In questo processo sono presenti una o più tensioni di soglia (Vth).

In SLC, c'è solo una tensione di soglia, perché memorizza solo un bit di dati: 0 o 1. Se la tensione nella cella supera la tensione di soglia, significa 0. Al contrario, se la tensione nella cella è inferiore alla soglia voltaggio, significa 1. Pertanto, la lettura e la scrittura è molto semplice e veloce.

Tuttavia, se una cella di memoria memorizza più bit di dati, ci saranno più tensioni di soglia. Ad esempio, una memoria flash NAND MLC memorizza due bit di dati, vale a dire, 00, 01, 10 o 11. Quindi, sono necessarie 3 tensioni di soglia per distinguerle.

Maggiore è il numero di bit di dati memorizzati nella cella, maggiore è il numero di tensioni di soglia necessarie, maggiore è il tempo necessario per identificare il segnale di tensione, quindi maggiore è il tempo necessario per leggere e scrivere i dati.

D'altra parte, se sono presenti più tensioni di soglia, la tensione assegnabile per ogni bit di dati diminuirà, e quindi aumenta la possibilità di interferenza di carica (disturbi di lettura e programma).

Mancia: MLC è la scelta principale per i prodotti di fascia alta. Non è necessario scegliere TLC, a meno che non siate a corto di denaro o che stiate aggiornando il vostro computer temporaneo.

Progressi tecnologici: 2D NAND vs 3D NAND

A differenza delle due tecnologie precedenti, 3D NAND fornisce idee diverse per aumentare la capacità e ridurre i costi.

Il tradizionale 2D NAND Flash (flash NAND planare) è composto in modo bidimensionale. È composto principalmente da linee di parola (WL) e linee di bit (BL), come mostrato nella figura seguente. Una riga di parole rappresenta una pagina. La bit line rappresenta le celle di memoria sulla word line (pagina). Ci sono tante celle di memoria sulla linea di parola quante sono le linee di bit.

Le linee di parola e le linee di bit si intersecano per formare un blocco. Quindi affianca i blocchi per formare il flash NAND 2D.

Per quanto riguarda il flash NAND 3D, impila il flash NAND planare come edifici. Aumenta più transistor per unità di area impilando più strati di flash.

Solo in questo modo, i produttori possono aumentare la capacità NAND e ridurre i costi e non devono fare sforzi per migliorare la tecnologia di processo o memorizzare più bit di dati in una cella. Di conseguenza, capacità, prestazioni e affidabilità sono garantite.

Precauzioni per l'utilizzo di NAND SSD

Se decidi di utilizzare un SSD NAND, ecco alcune note sull'utilizzo:

1. Installazione del sistema operativo su NAND SSD: È l'unico modo per sfruttare al massimo i vantaggi di un SSD e aumentare notevolmente le prestazioni di un computer.

2. Esecuzione della versione del sistema operativo superiore a Windows 7: I sistemi operativi superiori a Windows 7 rileveranno automaticamente se il sistema del disco è un SSD e decideranno come ottimizzarlo di conseguenza. Ad esempio, in Windows 7, puoi solo deframmentare un disco rigido, il che danneggerà un SSD e ne ridurrà la durata. Tuttavia, il sistema operativo sopra Windows 7 riconoscerà SSD e lo ottimizzerà con un metodo speciale.

3. Abilitazione della modalità AHCI o NVMe: La modalità AHCI può consentire al dispositivo di archiviazione con interfaccia SATA III di funzionare meglio. Per quanto riguarda la modalità NVMe, se il tuo SSD ha un'interfaccia M.2, un'interfaccia PCI, ecc., Questa modalità consentirà al tuo SSD di funzionare alla massima velocità. Per saperne di più su AHCI e NVMe, leggi questo post: SSD M.2 vs SSD SATA: qual è adatto per il tuo PC?

4. Mantenere l'allineamento 4K: Il disallineamento 4K non solo ridurrà notevolmente la velocità di scrittura e lettura dei dati, ma aumenterà anche il numero di scritture non necessarie dell'SSD, compromettendone la durata.

Per mantenere l'allineamento 4K dell'SSD, è possibile utilizzare l'estensione MiniTool Partition Wizard , di chi Allinea tutte le partizioni la funzione può aiutarti. Tutto quello che devi fare è semplicemente fare clic sul seguente pulsante per scaricare gratuitamente questo strumento, avviarlo, fare clic con il pulsante destro del mouse sull'unità per scegliere Allinea tutte le partizioni e infine fare clic su Applicare pulsante per eseguire le operazioni.

Download gratuito

5. Prenotazione di spazio libero sufficiente: Più dati sono archiviati in un'unità a stato solido, più lente saranno le prestazioni. Se una partizione è stata in uno stato di utilizzo superiore al 90% per un lungo periodo, la probabilità di arresto anomalo dell'SSD aumenterà notevolmente. Pertanto, è molto importante ripulire i file inutili in tempo e archiviare file di grandi dimensioni come film o musica su un disco rigido meccanico.

Come spostare file da SSD a HDD [Guida passo passo]

Questo articolo fornisce guide su come spostare i file da SSD a HDD, incluso su come spostare i file di programma.

Per saperne di più

Naturalmente, ci sono altri metodi per prolungare la vita dell'SSD e aumentare le prestazioni del tuo SSD. Ho già menzionato un post su come prolungare la vita del tuo SSD prima. Quindi, qui ti consiglierò: Come ottenere le migliori prestazioni da SSD in Windows 10/8 / 8.1 / 7 .

Che ne dici di NAND SSD? Cosa offre la memoria flash NAND all'SSD? Leggi questo post e otterrai le risposte. Clicca per twittare

Linea di fondo

Questo post ha risposto a tutti i tuoi dubbi sull'SSD NAND? Si prega di lasciare un commento qui sotto. Inoltre, in caso di problemi nell'allineamento delle partizioni SSD, nell'installazione del sistema operativo su SSD o nella pulizia di file inutili, lasciare le domande di seguito o inviare un'e-mail a [email protected] . Ti risponderemo il prima possibile.