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Existem vários **tipos de memória Flash NAND**, cada um adaptado a necessidades e utilizações específicas. Vamos mergulhar mais profundamente nos detalhes de cada tipo:
SLC (Single-Level Cell):
A memória Flash NAND SLC armazena um bit de dados por célula. É incrivelmente rápida e confiável, tornando-a ideal para aplicações de missão crítica que exigem o melhor desempenho e resistência. No entanto, o SLC também é muito caro, pelo que a sua utilização é geralmente reservada a aplicações onde o custo não é um problema e a alta fiabilidade é essencial, como em servidores empresariais ou sistemas embarcados de alta gama.
MLC (Multi-Level Cell):
A memória Flash NAND MLC, que mantém vários bits em cada célula, é frequentemente utilizada devido à sua excelente relação custo-benefício. A produtividade do SLC é próxima à do MLC, mas o preço é muito inferior. Como resultado, é uma ótima alternativa para projetos que armazenam e manipulam grandes quantidades de dados, como leitores de mídia portáteis e eletrônicos de consumo digital. Embora menos potente que o SLC, o MLC atende à maioria dos requisitos de aplicação.
TLC (Triple-Level Cell):
Em cada célula, a memória Flash NAND TLC salva três bits, tornando-a mais lenta e menos durável do que as outras duas. No entanto, também é mais barata, por isso é frequentemente usada em dispositivos de consumo como unidades USB e cartões de memória.
Por exemplo, em unidades flash USB, o TLC pode armazenar mais dados a um custo mais baixo, por isso é mais econômico para os consumidores. No entanto, as velocidades mais lentas e a menor resistência do TLC não são importantes em unidades flash USB; os usuários não notarão a diferença no desempenho ou no desgaste.
Em aplicações críticas que exigem alto desempenho e durabilidade, como servidores empresariais ou sistemas embarcados, o uso do TLC não é econômico porque a confiabilidade e o desempenho são inferiores aos do MLC ou SLC. Para tais utilizações, a maior confiabilidade e durabilidade do MLC e SLC justificam o custo extra.
QLC (Quad-Level Cell):
A memória Flash NAND QLC (Quad-Level Cell) armazena quatro bits de dados por célula, permitindo capacidades maiores. No entanto, como possui apenas um nível de armazenamento, é menos durável e mais lenta que a célula de três níveis. O QLC é adequado para cargas de trabalho que exigem alta capacidade, mas não se preocupam com o desempenho ou a resistência, como o arquivamento de dados frios.
PLC (penta-level cell):
Assim como o armazenamento QLC, o NAND PLC tem uma capacidade de armazenamento de até oito bits por célula. Isso o torna menos caro, mas também menos durável e mais lento do que outros tipos de memória. No entanto, como o QLC possui apenas um nível de armazenamento, ele é menos confiável e mais lento que a memória de células de três níveis. O QLC é mais adequado para cargas de trabalho que precisam de alta capacidade, mas não se preocupam com o desempenho ou a resistência, como o arquivamento de dados frios.
As funções e características da memória flash NAND afetam o seu desempenho, e a sua compreensão ajuda os compradores a tomar decisões de compra informadas.
Níveis de Tensão Programáveis
A memória flash NAND utiliza os níveis de tensão para armazenar bits. Uma célula pode ter um único (SLC), dois (TLC), três (MLC) ou quatro (QLC) rótulos. Quanto mais células por nível, mais dados podem ser armazenados em uma determinada área. Por exemplo, as células QLC têm quatro níveis de tensão, enquanto o SLC tem um. Os dispositivos com números diferentes de células por nível são compatíveis com células QLC. No entanto, eles operam a velocidades mais lentas do que o NAND com menos células por nível.
Apagar Bloco
Cada memória flash requer um processo de apagamento e gravação para armazenar ou alterar dados. Os blocos NAND QLC são onde os dados são apagados. Esse processo envolve redefinir todas as células para seu estado original antes de gravar novas informações. Cada célula possui um número finito de ciclos de programação/apagamento, então usar um bloco para apagar dados pode estender a vida útil da unidade. Cada bloco possui várias páginas, e após um apagamento, a gravação da página começa do primeiro bloco.
Compressão de Dados
As unidades NAND QLC usam algoritmos de compressão de dados para melhorar o desempenho e aumentar a resistência. Esses algoritmos minimizam os ciclos de gravação e apagamento, fazendo com que a unidade dure mais. Além disso, os dados compactados ocupam menos espaço, deixando espaço para mais informações, aumentando assim a velocidade.
Ampliação de Gravação
Gravar flash NAND QLC envolve múltiplas gravações e apagamentos internos para cada gravação externa. Esse fenômeno é atribuído à necessidade de apagar blocos antes da gravação e ao requisito de múltiplas gravações para alterar os dados. A amplificação de gravação reduz a resistência de uma unidade e aumenta seus custos operacionais. Estratégias como o uso de um cache DRAM de alta qualidade e a oferta de modo de cache SLC com gravações alternativas podem minimizar o problema.
Nivelamento de Desgaste Dinâmico e Estático
O nivelamento de desgaste é crucial para estender a vida útil da memória flash NAND. O desgaste dinâmico é necessário para se adaptar aos dados em mudança e usar células de memória novas. Por outro lado, o nivelamento de desgaste estático é vital para manter o uso das células uniforme. Incorporar ambas as funções em um algoritmo permite gerenciamento de dados diversificado e amplia a utilidade da unidade.
Controle de Temperatura
Este recurso ajuda a reduzir a temperatura e evitar danos. A memória NAND QLC tem uma temperatura limite máxima, e se exceder esse ponto, o desempenho cai. A memória não pode cair abaixo de um determinado nível de temperatura para melhorar o desempenho após retornar a uma temperatura de operação segura.
As aplicações da memória Flash NAND são diversas e abrangem múltiplos setores. Isso se deve principalmente à sua capacidade de armazenar dados e fornecer velocidade na execução de tarefas. Aqui estão algumas das áreas importantes onde o armazenamento NAND é utilizado:
Ao comprar memória flash NAND para venda, os compradores devem saber o tipo de aplicações que seus consumidores usarão o dispositivo. Isso ajudará os compradores a comprar o tipo certo de capacidade e resistência. Para aplicações móveis ou eletrônicos de consumo, os compradores podem optar pelo TLC, pois ele oferece um bom equilíbrio entre capacidade, desempenho e custo. Para aplicações industriais, SL e FL podem ser uma escolha ideal, pois oferecem maior resistência. Os compradores também podem optar por NAND com correção de erros LDPC, pois oferece melhor integridade de dados do que outros métodos de correção.
Abaixo estão alguns fatores que os compradores devem considerar ao comprar NAND flash:
P1. A memória flash NAND se desgasta?
A1. Sim. Cada célula possui um número limitado de ciclos de programação/apagamento. Mas os dispositivos de armazenamento modernos usam algoritmos de nivelamento de desgaste e códigos de correção de erros para distribuir o desgaste uniformemente e aumentar a vida útil. Às vezes, a memória flash é superdimensionada com armazenamento extra para usar para esse fim.
P2. Como a memória flash NAND é organizada?
A2. A memória flash NAND é organizada em blocos, páginas e planos. Os blocos contêm várias páginas, e cada matriz pode consistir em vários chips empilhados chamados planos. A unidade básica de armazenamento de dados é uma página, enquanto o bloco é a unidade básica de apagamento. Durante uma operação de gravação ou exclusão, todo o bloco deve ser apagado antes que novos dados possam ser gravados, tornando-o diferente de outros tipos de flash.
P3. Os clientes podem comprar memória flash NAND diretamente?
A3. Não. Os componentes de memória flash NAND são geralmente vendidos para fabricantes que os integram em produtos finais, como smartphones ou SSDs. Como um construtor de sistemas ou fabricante de produtos, é possível adquirir peças acabadas de SSDs que contêm NAND flash para revenda, mas os chips NAND brutos são normalmente vendidos no atacado para produtores na indústria de eletrônicos de consumo. Isso ocorre porque integração, design e testes especializados são necessários para usar chips NAND de forma eficaz em um produto.
P4. Existe alguma diferença entre as memórias flash NAND SLC, MLC, TLC e QLC em termos de desempenho, potência e custo?
A4. Sim. Existem diferenças importantes entre os quatro tipos de NAND. O SLC é o mais rápido e durável, mas também o mais caro por gigabyte. O QLC oferece a maior capacidade a um custo mais baixo, mas é menos confiável e mais lento que o TLC e o MLC.
P5. O que os compradores devem considerar ao escolher a memória flash para suas aplicações?
A5. Os requisitos de aplicação e o caso de uso. Pense na capacidade, desempenho, durabilidade, consumo de energia e custo. Considere também o fator de forma e a compatibilidade da interface.
