Solid state-stasjoner, eller SSD-er, er nå vanlige lagringsenheter. Men økende popularitet betyr sjelden økende forståelse. Hvis du ikke er helt sikker på hvordan en SSD fungerer, er du ikke alene. Her forklarer vi hvordan flashminne, også kjent som NAND-minne, faktisk fungerer, hva de forskjellige “nivåene” av NAND betyr, og hvordan du får en god pris på en SSD i dag.
Hva er NAND-minne?
Dataprosessorer og minne er bygget fra logiske porter. Dette er den fysiske manifestasjonen av datamaskinens evne til å behandle 1s og 0s. Basert på deres innganger, gir de visse utganger. Ulike typer porter behandler innganger forskjellig. I veldig brede vendinger tillater den nøye kombinasjonen av disse portene en datamaskin å gjøre alt fra å legge til to tall til å gjenkjenne fotografier.
SSD-minne er bygget fra NAND-porter, som er en type logisk gate. NAND står for “ikke AND”, og det er det motsatte av den vanlige “OG” logikkporten.
Hvordan kan en logisk gate lagre informasjon?
NAND-porter har en spesiell egenskap som ikke deles av de fleste typer logiske porter. NAND-porter kan brukes til å lage det som kalles en flip-flop gate. Dette er en krets laget av to NAND-porter som er koblet sammen på en veldig spesifikk måte. Som vist ovenfor er utgangen fra hver NAND-port koblet til inngangen til partneren.
Denne ledningen muliggjør lagring av 1 og 0 over tid og uten strøm. Så med riktig ledning kan NAND-porter opprette dataminne for en bit. Sett en haug med NAND-porter sammen, så kan du lagre en haug med biter. Og det er det som lager flashminne og til slutt en SSD.
Hva er SLC, MLC, TLC og QLC?
Flash-lagring er bygget på celler som lagrer biter. Det mest grunnleggende lagringsmiddelet er en “single-level cell” eller SLC. Disse cellene kan settes til 0 eller 1 for å indikere på og av. Disse cellene er raske og holdbare, men de gir ikke mye lagring. Vi må lagre mer enn en bit per celle for å øke det.
Det er der flernivåceller, eller MLC, kommer inn. Disse cellene lagrer to biter av informasjon i en transistor ved å bruke fire ladningsnivåer. For eksempel kan de bruke 0v, 1v, 2v og 3v for å representere 00, 01, 10 og 11 i binær. Disse cellene passer til mer data, men krever også mer presise teknikker for lagring og henting.
De nyeste SSD-ene er bygget på tri-level celler, eller TLC, som gjør at hver celle kan lagre tre biter. Dette krever enda mer presis fabrikasjon, økende kostnader og kapasitet på bekostning av hastighet og pålitelighet.
Det neste trinnet er celler på fire nivåer, eller QLC. Mens Intel og Micron har utviklet en prosess for dette, vil vi sannsynligvis ikke se masseadopsjon i mange år ennå.
Hva er 3D NAND?
Tidlige SSD-er ble produsert som datamaskinprosessorer. De ble skapt på et todimensjonalt plan, og kapasitet og hastighet ble økt ved å krympe transistorene som utgjorde matrisen. Jo flere transistorer du kan passe på en dyse, jo mer data kan du lagre. Men i motsetning til CPU-transistorer, kan SSD-transistorer ikke gå mye lavere enn 15 nm. Dette skyldes at elektroner kan begynne å lekke i nærliggende transistorer på dette nivået og ødelegge data.
For å omgå denne begrensningen opprettet produsenter 3D NAND. Her er også transistorer stablet oppå hverandre. Denne tredimensjonale prosessen, noen ganger kalt V-NAND, tillater opptil seksti-fire lag med transistorer å okkupere en enkelt dyse. Dette øker lagringsmulighetene med en størrelsesorden.
Avveien er at 3D NAND krever ekstremt presise fabrikasjonsteknikker for å lage de hyper-presise kolonnene til transistorer. Dette er spesielt viktig for MLC-, TLC- og QLC-type SSD-er, som allerede krever svært presis fabrikasjon for å fungere skikkelig. Men det har ikke hindret det i å ta over den moderne markedet.
Hvordan det hele kommer sammen
Mange fabrikker legger ut 3D TLC NAND-stasjoner, men det er fortsatt betydelig tilgjengelig lager av MLC-stasjoner som er raske, moderat store og plutselig veldig billige. Hvis du ønsker å score et kupp, er det nå på tide å kjøpe. Det er en litt eldre teknologi, men hovedforskjellen vil være i lagringsstørrelse i stedet for ytelse. Hvis det er et røverkjøp på en 3D MLC NAND-stasjon som er stor nok for deg, ikke nøl med å hoppe.
Som i alt elektronisk er en historie med produsentens pålitelighet ekstremt viktig. Billige no-name-stasjoner kan lages på eldre prosessnoder eller med løsere toleranser. De kan også komme fra restene av mer kresne fabrikanter, og selger deg akkurat funksjonelle nok rester. Det er heller ingen oppskrift på langsiktig suksess.
Den neste store revolusjonen innen SSD-teknologi vil komme med massivt større kapasitet på samme eller lignende effektnivå. Vi kan forvente å se dem rulle ut i løpet av de neste årene da støperier får erfaring med teknikkene som kreves for den nye prosessdesignen.
Bildekreditt: flashdba, Cactus Tech