Технология intel 3d nand

Типы памяти в SSD-дисках SLC, MLC, TLC и QLC

Попробуйте, ради интереса, спросить у продавцов-консультантов что скрывается за странными словами SLC, MLC, TLC или QLC в обозначении типов памяти SSD дисков и стоит ли вообще на это обращать внимание при покупке диска? И если стоит, то какой тип лучше? А я вот видел ещё красивые надписи V-NAND и 3D NAND и там вроде тоже что-то говорилось о памяти… Для начала разберёмся с самим термином «NAND»

Так называется вообще вся флешах-память, применяемая не только в твердотельных накопителях, но и флешках. NAND — это сокращение от Not AND (логическое «Не-И»). Если не вдаваться в технические подробности, то можно представить эти элементы как маленькие блоки из которых строится флеш-память и в этом все накопители схожи

Для начала разберёмся с самим термином «NAND». Так называется вообще вся флешах-память, применяемая не только в твердотельных накопителях, но и флешках. NAND — это сокращение от Not AND (логическое «Не-И»). Если не вдаваться в технические подробности, то можно представить эти элементы как маленькие блоки из которых строится флеш-память и в этом все накопители схожи.

А вот технологии хранения информации в памяти могут существенно различаться. Вполне логичным кажется, что каждая ячейка должна хранить один бит информации и это у нас флеш-память типа SLC (Single-level Cell).

Накопители, построенные на памяти SLC являются самыми живучими (число циклов перезаписи каждой ячейки может достигать 100 000 раз и выше), но выходят слишком дорогим удовольствием и для домашнего применения их приобретение не оправдано.

Технологии MLC (eMLC), TLC или QLC хранят более одного бита в каждой ячейке памяти, что не лучшим образом сказывается на показателях живучести. Так, MLC (Multi-level Cell) хранит 2 бита информации в ячейке, у TLC (Three Level Cell) будет уже 3 бита, а накопители с памятью QLC (Quad-Level Cell), располагают 4-мя битами в одной ячейке памяти. Иногда можно встретить обозначение 3-bit MLC или MLC-3, но стоит понимать, что на самом деле, так обозначили память TLC.

Стоит понимать, что каждый дополнительный бит существенно снижает количество циклов чтения-записи ячейки памяти и скорость работы SSD. Так, для MLC этот показатель уже около 10 000 циклов, у TLC — 3 000, а QLC всего порядка 1 000. Есть ещё eMLC (Enterprise Multi Level Cell), где число циклов перезаписи увеличено до 30 000.

Что такое V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND

Если с типами памяти всё стало более-менее понятнее, то что за обозначения V-NAND, 3D-NAND или QLC 3D NAND, которые встречаются в описаниях SSD накопителей, особенно известных брендов.

Для удешевления производства и улучшения характеристик производительности и срока службы, ячейки флеш-памяти на чипе стали размещать в несколько слоёв. Эти технологии получили названия V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND. Остальную память, в чипах которой ячейки размещаются в одном слое называют «плоской» (planar).

Интересно, что Samsung предпочитает указывать именно технологию производства V-NAND, а не тип используемой памяти, создав для этих целей собственные линейки EVO и PRO, где применяется TLC и MLC соотвественно. Кроме того, Samsung заявляет что их чипы памяти, произведённые по технологии V-NAND TLC по всем характеристикам уделывают обычные planar MLC.

SSD storage capacity

How large should your SSD be? How much data do you want to store? Your ideal SSD capacity depends largely on your usage scenario. In the current market, SSDs generally range from 256 GB to 2 TB. As drives get more spacious, the cost per GB generally is less. Historically, a popular configuration for desktop computers is to have a smaller SSD (250 GB) to store the operating system and main productivity applications. The SSD is used in tandem with a larger HDD that stores work files and media. At this point, SSD storage prices have fallen low enough to where all-SSD storage is a sensible upgrade for most use cases.

SSD reliability and lifecycle

The common reliability rating for SSDs is mean time between failures, and it’s sort of a tricky concept to grasp. Wikipedia defines it like this: MTBF is the predicted elapsed time between inhere failures of a mechanical or electronic system during normal system operation. Now we’ll get into what this actually means.

You will find that MTBF ratings are in the millions of hours. If the MTBF is 1.5 million hours, this doesn’t mean that your SSD will literally last 1.5 million hours, which is more than 170 years. Instead, MTBF is a measure of likelihood of failure in the context of a large sample size of drives.

Say the MTBF rating is 1.2 million, and that drive is used eight hours a day. In a sample size of 1,000 drives you will find that, on average, one drive will fail every 150 days or so.

Let’s do the math:

• 1,000 drives @ 8 hours a day = 8,000 operational hours.
• 8000 operational hours @ 150 days = 1.2 million total operational hours.

Write cycles, also called program and erase or P/E cycles, are another important metric touching on SSD reliability. SSDs are able to endure a finite number of write cycles. When you write, erase, and overwrite data to the metal NAND of an SSD, the process deteriorates the oxide layer that holds electrons in the memory cell.

Different types of NAND architectures are more resilient than others.

Source: https://searchstorage.techtarget.com/definition/write-cycle

Резюме файла SLC

Согласно нашим записям, существуют один тип(ы) файлов, связанных с расширением SLC, самый популярный из которых отформатирован в качестве SLiCe Format Data. Самое распространенное связанное приложение — 3D Lightyear, выпущенное 3D Systems. Кроме того, один различные программы позволяют вам просматривать эти файлы.
Основную часть этих фацлов классифицируют, как CAD Files.

Файлы SLC находятся на мобильных устройствах и настольных компьютерах, и их можно открыть в Windows.

Рейтинг популярности основного типа файла SLC составляет «Низкий», что означает, что эти файлы встречаются на стандартных настольных комьютерах или мобильных устройствах достаточно редко.

Какие существуют типы памяти в SSD дисках?

В современных твердотельных накопителях существуют 3 различных типа памяти, и практически во всех случаях они указаны либо на упаковке, либо на страничке с товаром. В зависимости от вашего бюджета и назначения ПК необходимо будет выбрать один из типов памяти и искать с ним накопитель.

И так существуют типы памяти: MLС, TLC и 3D NAND. Хоть и производителей твердотельных накопителей очень много, но большинство из них использует память одного и того же изготовителя, так что не стоит думать что каждый производитель выпускает свою память для своего продукта.

Отличия между различными типами памяти достаточно большие, каждый тип памяти обеспечивает разную скорость работы, долговечность, а также количество циклов перезаписи.

Ниже мы рассмотрим каждый тип памяти и для каких целей он подойдет больше всего.

Примеры устройств

Для наглядности мы рассмотрим примеры разных реальных устройств с разными типами памяти. Это позволит вам понять, чем они отличаются и какие SSD лучше.

MLC

Представителем памяти MLC у нас будет накопитель под названием Transcend SSD 370STS256GSSD370S. Объем тестового образца 256 ГБ.

Устройство отличается металлическим корпусом, высоким ресурсом и большим объемом данных при записи на отказ.

TLC

Рассмотрим устройство с типом памяти, который мы не рекомендуем покупать. Это, в отличие от предыдущего, будет SSD накопитель Kingston A400SA400S37/240G на 240 ГБ.

Как видно, скорость чтения тут немного ниже, зато запись обгоняет предыдущего нашего лауреата. В этом и заключается разница между ними.

3D XPoint

Также существуют новые типы памяти, которые просто с гигантским отрывом выигрывают у MLC и TLC. Они лучше во всем и сейчас вы лично в этом убедитесь. Рассмотрим устройство под названием Intel Optane 900P PCIeSSDPED1D480GASX на 480 ГБ.

Данное устройство подключается уже не по SATA (она не может обеспечить нужной пропускной способности), а через PCI-шину. Соответственно, требуется вывод теплого воздуха, хотя охлаждение тут используется пассивное.

Данный SSD использует новый тип памяти под кодовым названием 3D XPoint (анонсирована Intel и Micron в июле 2015). Пока о ней известно только, что для записи данных тут используется изменение сопротивления материала. Ячейки, вместе с селектором, расположены на пересечении перпендикулярных линий адресации слов и битов.

Четыре ипостаси NAND памяти

Итак, для начала нужно понять одну вещь. Внутри чипа есть ячейки, которые вмещают в себя информацию (в виде нулей и единичек). И в зависимости от чипа, каждый из них работает с этими ячейками по своему.

На данный момент, основных видов памяти устанавливаемых в ssd 4 штуки. Эти ячейки очень маленькие, под микроскопом то их фиг разглядишь. Но для хранения информации размер (ячеек) не сильно важен.

1. TLC тип микросхем

TLS (Three Level Cell — Уровень с тремя клетками). В этих чипах ячейка имеет три уровня, вмещает в себя 3 бита информации. То есть она как-бы трёхэтажная. Один из самых дешевых типов микросхем, являющийся «ширпотребом». Установка таких чипов появилась в usb flash накопителях и перекочевала в наши современные ссд.

2. MLC тип чипов

Multi Level Cell — переводится как «мультиуровневая ячейка». Тоже самое, что и предыдущий вариант но имеет два уровня. В теории чуть побыстрее работает. Аналогия такая: если вы загружаете мебель на третий этаж, то на лифте вы будете ехать чуть подольше на пару секунд чем на второй. Под вторым этажом имею имею ввиду биты в ячейке MLC. Устройства с такими чипами стоят значительно дороже.

3. SLC чипы

Переводится как «одноуровневая ячейка». Тоже самое что и предыдущие два, но этаж один естественно. В теории ещё чуть побыстрее работает (потому что этажей нету), но цена гораздо-гораздо дороже.

Ставить домой я вам его не советую, очень дорогое удовольствие. В основном применяется для серьёзных машин, серверов и тому подобных.

4. QLC

Тоже самое что и предыдущие, но четыре бита в ячейке. Самый дешевый тип кристаллов. Популярности не ссылкал.

Это что касается обычных типов чипов. Недавно появились так называемые «3D NAND». И ещё хочу добавить QLC в чистом виде редко попадаются в продаже. Без приписки 3D. Лучше их вообще не берите, я лично обхожу стороной.

NAND Type

The type of NAND used in a SSD matters—a whole lot, in fact. But what is NAND? NAND is a type of non-volatile flash memory, meaning it does not require power to retain or store data. Devices such as digital cameras, USB flash drives, smartphones, and SSDs utilize NAND flash memory for storage. NAND falls into several types: single-level cell (SLC), multi-level cell (MLC), enterprise MLC (eMLC), triple-level cell (TLC), Redundant Array of Independent NAND (RAIN), and the new 3D vertical NAND (3D V-NAND).

SLC NAND

A type of high-performance NAND flash memory that costs more than other types of flash memory to manufacture. SSDs with NAND memory chips never gained mass appeal due to high per-GB prices, and are found mainly in enterprise-grade SSDs. Also, SLC memory chips feature better write/rewrite endurance than MLC, meaning data can be written and rewritten before performance degrades. Few mainstream SSDs utilize SLC memory chips.

• Pros: Faster performance, better write endurance
• Cons: Higher price

MLC NAND

For the last few years, MLC was the go-to choice for storage manufacturers to use in solid state drives. While slightly slower than SLC memory, MLC could be produced at much lower cost and therefore was the primary type of NAND flash memory used in SSDs.

• Pros: Lower price
• Cons: Slower performance

eMLC NAND

A type of MLC NAND aimed towards light enterprise use or high-end mainstream use. Features higher write/rewrite endurance than MLC, but lower than SLC. A lower cost alternative to SLC.

• Pros: Lower cost than SLC, faster performance than MLC
• Cons: Higher price than MLC, lower endurance than SLC

TLC NAND

A type of MLC designed for use in budget-oriented SSDs. TLC flash memory features lower write/rewrite endurance than MLC. With a low per-GB cost, TLC SSDs make a strong case for value.

• Pros: Lower prices than MLC
• Cons: Performance slightly slower than MLC, lowest write endurance

QLC  NAND

Quad-Layer Cell is the latest NAND architecture. Offers 33 percent more bit density over TLC NAND.

• Pros: Stores more data on less material, lower SSD prices
• Cons: Less reliable than previous architectures

3D V-NAND

The most common MLC technology found in SSDs. Instead of having flash memory cells stacked horizontally, V-NAND technology stacks memory cells vertically. To use an analogy, imagine a neighborhood. Traditional MLC SSDs represent a suburb with many single- or two-story houses. V-NAND is a neighborhood of high-rise apartment buildings. For the buyer, V-NAND allows for high SSD storage capacities without a dramatic increase in price.

• Pros: Mid-range storage capacities, lower prices
• Cons: Performance on par with TLC SSDs and slightly slower than MLC

Миф о износе памяти

      В интернете очень много пишут о том, что все современные SSD диски недолговечны, и не прослужат долго. На самом деле это всего лишь миф, все современные SSD, даже с дешевой памятью успешно прослужат вам такой же срок как и обычные жесткие диски, или даже раньше они морально устареют, и вы купите новый накопитель.

     Все современные SSD имеют очень навороченный контроллер, который не даст памяти так быстро износиться, так что задумываться по поводу долговечности практически нет необходимости.

     Перед выходом из строя, большинство этих устройств успели пропустить через себя 700 Тбайт информации, а 2 из них — даже 1 Пбайт. Это поистине огромное количество данных и вы вряд ли его достигните в домашних условиях.

     Все это относиться к обычным домашним ПК, если вы покупаете SSD в сервер, где он подвержен постоянной работе с огромным количеством данных, то нужно задуматься о его долговечности и очень тщательно выбирать такой накопитель.

Устранение неполадок при открытии файлов SLC

Общие проблемы с открытием файлов SLC

3D Lightyear не установлен

Дважды щелкнув по файлу SLC вы можете увидеть системное диалоговое окно, в котором сообщается «Не удается открыть этот тип файла». В этом случае обычно это связано с тем, что на вашем компьютере не установлено 3D Lightyear для %%os%%. Так как ваша операционная система не знает, что делать с этим файлом, вы не сможете открыть его дважды щелкнув на него.

Совет: Если вам извстна другая программа, которая может открыть файл SLC, вы можете попробовать открыть данный файл, выбрав это приложение из списка возможных программ.

Установлена неправильная версия 3D Lightyear

В некоторых случаях у вас может быть более новая (или более старая) версия файла SLiCe Format Data, не поддерживаемая установленной версией приложения. При отсутствии правильной версии ПО 3D Lightyear (или любой из других программ, перечисленных выше), может потребоваться загрузить другую версию ПО или одного из других прикладных программных средств, перечисленных выше. Такая проблема чаще всего возникает при работе в более старой версии прикладного программного средства с файлом, созданным в более новой версии, который старая версия не может распознать.

Совет: Иногда вы можете получить общее представление о версии файла SLC, щелкнув правой кнопкой мыши на файл, а затем выбрав «Свойства» (Windows) или «Получить информацию» (Mac OSX).

Резюме: В любом случае, большинство проблем, возникающих во время открытия файлов SLC, связаны с отсутствием на вашем компьютере установленного правильного прикладного программного средства.

Даже если на вашем компьютере уже установлено 3D Lightyear или другое программное обеспечение, связанное с SLC, вы все равно можете столкнуться с проблемами во время открытия файлов SLiCe Format Data. Если проблемы открытия файлов SLC до сих пор не устранены, возможно, причина кроется в других проблемах, не позволяющих открыть эти файлы. Такие проблемы включают (представлены в порядке от наиболее до наименее распространенных):

Типы памяти SSD дисков

В твердотельных накопителях используется флэш-память, которая собой представляет организованные ячейки памяти на базе полупроводников, сгруппированные особым образом. Можно разделить всю используемую флэш-память в SSD накопителях следующим образом:

• По методу чтения и записи. Современные твердотельные накопители используют тип памяти NAND;
• По способу хранения данных. Разделить по способу хранения данных SSD накопители можно на SLC и MLC. Расшифровать аббревиатуры можно как «одноуровневая ячейка» или «многоуровневая ячейка». В случае с памятью SLC в одной ячейке может содержаться не более одного бита данных, тогда как во второй ситуации в одной ячейке может храниться более одного бита. В потребительских твердотельных накопителях используется MLC технология хранения данных.

TLC – это подвид MLC памяти. Если в стандартной MLC памяти хранится 2 бита информации в одной ячейке, то в варианте TLC может хранить три бита информации в одной ячейке памяти. То есть, TLC – это тоже многоуровневая ячейка.

Обратите внимание: Некоторые производители твердотельных дисков указывают не TLC, а 3-bit MLC или MLC-3. По сути, все эти три варианта означают одно и то же

Корпоративная многоуровневая ячейка «eMLC»

Память на основе многобитовых ячеек «eMLC» представляет собой разновидность флэш-памяти базовой многоуровневой ячейки «MLC» с той лишь разницей, что она оптимизирована для непосредственного применения в корпоративном секторе, имеет более высокую производительность и долговечность, а также обеспечивает более стабильное функционирование процессов чтения/записи из ячеек памяти. Гарантированное заявленное количество жизненных циклов чтения/записи данных составит от 20000 до 30000. Вариант памяти с ячейками «eMLC» предоставляет более дешевую альтернативу запоминающим устройствам, исполненным с применением одноуровневых ячеек «SLC», но при этом сохраняет отдельные преимущества «SLC» и обеспечивает приемлемое достаточное количество циклов перезаписи.

К положительным свойствам данного вида ячейки можно отнести:

• Более дешевая альтернатива корпоративных твердотельных накопителей «SSD» в сравнении с устройствами на базе памяти с одноуровневыми ячейками «SLC».
• Имеет лучшую производительность, помехоустойчивость, защиту от ошибок и выносливость по сравнению со стандартными ячейками «MLC».

Из отрицательных свойств ячейки «eMLC» необходимо отметить:

Не соответствует уровню производительности и гарантированному подтвержденному сроку эксплуатации хранилищ данных «SSD», использующих флэш-память «NAND» с однобитовыми ячейками «SLC».

Рекомендации по использованию аналогичны представленным в предыдущем разделе для твердотельных накопителей «SSD» с памятью, состоящей из одноуровневых ячеек «SLC», например, корпоративное, промышленное и серверное применение, а также процессы с повышенной рабочей нагрузкой, содержащие большое количество циклов перезаписи данных.

3D TLC NAND: Still cutting-edge memory technology

Whereas QLC NAND stores four bits per cell by sensing one of 16 possible charge states, triple-level cell (TLC) NAND only tracks eight. Of course, that’s still a formidable task. But because fewer bits are written to TLC NAND compared to QLC memory, TLC can withstand a higher number of program/erase cycles before its cells start wearing out.

Above: Storing four bits in a QLC memory cell requires differentiating between 16 different charge states. Three bits in TLC NAND can be achieved with eight charge states. Both are far more complex than older MLC or SLC technologies.

Image Credit: IBM Research

TLC flash is faster than QLC, too. It turns out that differentiating between twice as many charge states makes QLC more prone to mistakes than TLC flash. And although both technologies employ error-correcting code algorithms to maintain the integrity of your data, this process consumes a greater number of processing cycles on QLC-based drives, hitting write performance especially hard.

M.2 form factor

The M.2 form factor specification is a newer iteration for internal solid state drives. M.2 SSDs fit into a designated M.2 slot on a computer motherboard. Depending on the motherboard and SSD, the M.2 slot on a motherboard utilizes either the SATA interface or the PCIe interface. Or either—just never both at once.  M.2 motherboard slot is used for other hardware, most commonly Wi-Fi / Bluetooth / cellular wireless networking adapters.

You want to pay attention to the lettered key notches of the M.2 slot. The key notches are identified with letters A through M, which indicate their position on the connector and the respective interfaces provided. For example a notch at position M indicates that up to 4 PCI Express lanes can be used with NVMe or a SATA storage device can be supported.

Note that there are several variants of M.2 SSDs. These vary by physical size and by the interface type they utilize.

You also differentiate M.2 SSDs by the interface and bus they use to connect. When you’re upgrading make sure to know which your system uses by checking the specifications of your motherboard.

• M.2 PCI-express NVMe SSDs – The NVMe protocol is a higher-performing architecture that connects over the PCI express bus in the PC motherboard. Older versions of M.2 PCIe SSDs connected over the PCIe 2.0 x 2 interface. Most current model M.2 PCIe SSD connect over PCIe x 4.
• M.2 SATA SSDs – M.2 drives that use a SATA interfaces perform on par with 2.5-inch and mSATA drives. M.2 NVMe drives offer the fastest performance at a premium price point.
• M.2 SSD AIC – AIC (short for add-in cards) are designed for older motherboards without an M.2 slot. One advantage that many M.2 SSD AICs have is a heatsink inside the build. Excessive heat isn’t a huge problem for most PC users, unless you are using your computer as a server.
• Mini-SATA (mSATA) – The mSATA specification is designed for SSDs inside small laptops and tablets. It’s in large part obsoleted by M.2 drives, but if you have a legacy Ultrabook this is the form factor that fits inside your laptop.

История запусков

Запуск ракеты-носителя «Titan IIIC»

Запуск «Titan IIIE» с межпланетным зондом «Вояджер-2»

Запуск зонда «Вояджер-1»

Запуск «Атлас V 401» с АМС «Mars Reconnaissance Orbiter»

Запуск солнечной обсерватории SDO

Запуск ракеты-носителя «Атлас V 551» с зондом «Juno» к Юпитеру

Запуск ракеты-носителя «Атлас V 531» со спутником «AEHF-3»