¿Qué es la memoria flash de celda de tres niveles (TLC) y cómo funciona?

¿Qué es la memoria flash de celda de tres niveles (TLC) y cómo funciona?

La memoria de celda de tres niveles (TLC) es una versión de la memoria de celda de varios niveles capaz de almacenar tres bits de información por celda de memoria. Una TLC permite a las organizaciones reducir sus costes de almacenamiento de datos al empaquetar más datos en el mismo espacio.

La TLC se usa comúnmente en la memoria flash, un medio de almacenamiento de memoria de computadora electrónico no volátil que se puede borrar y reprogramar eléctricamente. Los dos tipos principales de memoria flash son NOR y NAND, llamados así por las puertas lógicas NOR y NAND.

¿Para qué se utiliza la memoria flash TLC?

Los casos de uso comunes para TLC flash incluyen unidades USB, unidades de estado sólido (SSD) de nivel empresarial y de consumo y tarjetas de almacenamiento para cámaras digitales y teléfonos móviles. 

A medida que los fabricantes de chips de ordenador alcanzaron los límites de escalabilidad de las celdas de memoria 2D o de una sola capa, crearon flash 3D NAND, que apila celdas de memoria verticalmente en el chip para permitir mayores densidades de almacenamiento a un menor coste por bit y también mejora la resistencia flash.

¿Por qué se llama TLC?

TLC es un acrónimo de celda de tres niveles en inglés (triple-level cell). Las celdas de memoria son los bloques de construcción fundamentales de la memoria del ordenador. Toshiba introdujo celdas de memoria con tres niveles en 2009. Poco después, Samsung anunció un tipo de memoria flash NAND que puede almacenar tres bits de información por celda y acuñó el término "Triple Level Cell" (celda de tres niveles o "TLC"). Samsung Electronics comenzó a producir TLC en masa en 2010 y los utilizó por primera vez en sus SSD de la serie 840.

¿Cómo funciona TLC?

Cada microchip de memoria flash tiene cientos de millones de celdas, cada una de las cuales, tradicionalmente, tiene dos estados posibles según la presencia o no de electrones en la trampa de carga del microchip, siendo ese estado (uno o cero) el único bit de datos almacenados en la celda en un solo nivel en lo que se conoce como memoria de celda de un solo nivel (SLC).

TLC significa que se pueden almacenar tres bits de información en cada celda. Esto es posible gracias a las trampas de carga con ocho niveles de electrones potenciales diferentes que dan como resultado ocho tensiones de umbral correspondientes posibles diferentes que pueden afectar el valor binario almacenado (uno o cero) de cada celda, lo que finalmente permite que se almacenen tres piezas de datos en cada celda en lugar de uno.

La memoria de celda de múltiples niveles (MLC) se refiere al uso de celdas que almacenan dos bits por celda a través de cuatro niveles o valores de carga. Un MLC de dos bits tiene un único nivel de carga asignado a cada combinación posible de unos y ceros.

¿Cuáles son las ventajas de TLC sobre SLC y MLC?

La principal ventaja de la memoria TLC por delante de SLC o MLC es su menor coste por unidad de almacenamiento gracias a la mayor densidad de datos. Como TLC almacena más bits por celda, puede triplicar la capacidad de SLC y proporcionar 1,5 veces más almacenamiento que MLC de dos bits.

La memoria SLC brinda los beneficios de velocidades de escritura más altas, menor consumo de energía y mayor resistencia de celda. Sin embargo, su fabricación cuesta más por megabyte de almacenamiento porque almacena menos datos por celda que MLC y TLC.

¿Cuáles son los inconvenientes de TLC en comparación con SLC y MLC?

Los inconvenientes de TLC, en comparación con SLC y MLC, son:

Rendimiento: los ocho niveles de tensión de TLC, en contraste con los dos niveles de SLC y los cuatro niveles de MLC de dos bits, lo hacen más lento porque cada nivel de tensión debe verificarse y traducirse nuevamente a bits al leer datos.

Fiabilidad: los ocho niveles de voltaje de TLC y la muy pequeña diferencia entre ellos hacen que el proceso de lectura sea más sensible al ruido que SLC y MLC, lo que lleva a una tasa de error de bit más alta que SLC y MLC.

Resistencia: en general, cuantos más bits de datos y niveles de carga tenga una celda flash, menos P/E o ciclos de escritura puede soportar. Por lo tanto, la memoria flash TLC tiene una menor resistencia de escritura que la memoria flash SLC y MLC. Una celda de memoria plana TLC normalmente no puede soportar más de 500 ó 1000 ciclos de escritura.

Equilibrar el rendimiento y la capacidad con los SSD TLC

La memoria flash TLC apila celdas de memoria verticalmente para permitir mayores densidades de almacenamiento a costes inferiores por bit. Los SSD TLC pueden almacenar tres bits de información por celda. Si bien existen beneficios claros de usar SSD TLC para el almacenamiento de datos, incluido el menor coste y la mayor densidad de datos, también existen ciertos inconvenientes, como el rendimiento, la fiabilidad y la resistencia. Elegir el SSD adecuado para sus necesidades se reducirá a su presupuesto y requisitos de almacenamiento de datos. No existe una solución única para el almacenamiento de datos, y con la gran cantidad de opciones que existen, tendrá que hacer su propia investigación y posiblemente probar diferentes soluciones antes de llegar a la mejor opción posible.