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ICAMX深度解析闪存芯片SLC、MLC、TLC寿命性能相差有多大

日期: 2019-06-11
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鉴于有粉丝向我提问,SLC、MLC与TLC选择哪种比较好,宏旺半导体ICMAX根据在行业内的多年经验,先跟大家梳理一下SLC、MLC及TLC三种闪存差异,并从专业的角度提供选择方案。

 

根据闪存颗粒中单元存储密度的差异,闪存又分为SLC、MLC及TLC三种类型,TLC其实只是一个形容词,我们所说的TLC指的是TLC闪存,而其中的TLC指的是Triple Level Cell,直接翻译过来叫做3阶单元,比较通俗的意思就是“一个单元可以存储3个信息”,相对应的MLC芯片为“一个单元可以存储2个信息”,SLC芯片则为“一个单元可以存储1个信息”。


SLC、MLC、TLC三种闪存的MOSFET是完全一样的,区别在于如何对单元进行编程。SLC要么编程,要么不编程,状态只能是0、1。MLC每个单元存储俩比特,状态就有四种00、01、10、11,电压状态对应也有四种。TLC每个单元三个比特,状态就有八种了(000、001、010、100、011、101、110、111)。

ICAMX深度解析闪存芯片SLC、MLC、TLC寿命性能相差有多大

SLC(Single-Level Cell )单层式存储,即1bit/cell,存储密度最低、写入数据时电压变化区间小,寿命最长约10万次擦写寿命,稳定性最好,多数应用高端企业级产品。

 

MLC(Multi-Level Cell)闪存,即2bit/cell,多层式存储,双层存储电子结构,存储密度高于SLC,寿命在3000-5000次,应用民用中高端SSD上。

 

TLC(Trinary-Level Cell)闪存,即3bit/cell,也是目前最流行闪存芯片,存储密度是MLC的1.5倍,成本最低,使用寿命也最短,在1000-1500次,稳定性也是三者中最差的。

 

ICAMX深度解析闪存芯片SLC、MLC、TLC寿命性能相差有多大

SLC MLC TLC规格对比

 

 

详细说来,SLC、MLC和TLC三者在价格方面的区别也是非常明显:SLC速度快寿命长,价格贵,约MLC的3倍以上的价格;MLC ,速度一般寿命一般,价格一般;TLC ,也有Flash厂家叫8LC,速度慢寿命短,价格便宜。

 

ICAMX深度解析闪存芯片SLC、MLC、TLC寿命性能相差有多大

MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)基本结构

那么闪存的结构是什么样子的呢?请大家看上图,在对一个闪存单元编程的时候,电压加到控制栅极(control gate)上,形成一个电场,让电子穿过硅氧化物栅栏,达到浮动栅极(floating gate)。穿越过程完成后,控制栅极上的电压会立刻降回零,硅氧化物就扮演了一个绝缘层的角色。单元的擦除过程类似,只不过电压加在硅基底(P-well)上。    

 ICAMX深度解析闪存芯片SLC、MLC、TLC寿命性能相差有多大

SLC只需要两种电压状态就可以保存所有数据 但是TLC则需要8种

ICMAX总结了更直观理解SLC/MLC/TLC的区别:就是一份晶体管资源,存放单份数据、双份数据、还是三份数据的区别。

²  成本:4:2:1;

²  寿命:100:10:1;

²  写入速度:4:2:1;

²  写入延迟:1:2:4。

简单地说SLC的性能最优,价格超高,一般用作企业级或高端发烧友;MLC性能够用,价格适中为消费级SSD应用主流;TLC综合性能最低,价格最便宜,但可以通过高性能主控、主控算法来弥补、提高TLC闪存的性能。宏旺半导体ICMAX认为:一切撇开价格因素谈选择都是耍流氓,按需选择,TLC早已攻占SSD半壁江山,是市场上主流选择。

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