Wat is Triple-level Cell (TLC)-flashgeheugen en hoe werkt het?

Wat is Triple-level Cell (TLC)-flashgeheugen en hoe werkt het?

Triple-level cell (TLC)-geheugen is een versie van multi-level cell-geheugen dat in staat is drie bits informatie per geheugencel op te slaan. Met TLC kunnen organisaties hun kosten voor dataopslag verlagen door meer data in dezelfde ruimte onder te brengen.

TLC wordt algemeen gebruikt in flashgeheugen, een elektronisch niet-vluchtig opslagmedium voor computergeheugens dat elektrisch kan worden gewist en geherprogrammeerd. De twee belangrijkste typen flashgeheugen zijn NOR en NAND, genoemd naar de NOR- en NAND-logic gates.

Waar wordt TLC-flash voor gebruikt?

Veelgebruikte toepassingen voor TLC-flash zijn USB-stations, solid-state drives (SSD's) voor ondernemingen en consumenten, en opslagkaarten voor digitale camera's en mobiele telefoons. 

Toen fabrikanten van computerchips de schaalbaarheidsgrenzen van 2D-geheugencellen, of geheugencellen bestaande uit één laag, bereikten, creëerden zij 3D NAND-flash, waarbij geheugencellen verticaal op de chip worden gestapeld om een hogere opslagdichtheid tegen lagere kosten per bit mogelijk te maken en tevens de flashduurzaamheid te verbeteren.

Waarom heet het TLC?

TLC is een acroniem voor triple-level cell. Geheugencellen zijn de fundamentele bouwstenen van het computergeheugen. Toshiba introduceerde in 2009 geheugencellen met drie niveaus. Kort daarna kondigde Samsung een type NAND-flash aan dat drie bits informatie per cel kan opslaan en bedacht het de term "Triple Level Cell" ("TLC"). Samsung Electronics begon in 2010 met de massaproductie van TLC's en gebruikte ze voor het eerst in hun 840-serie SSD's.

Hoe werkt TLC?

Elke flashgeheugenmicrochip heeft honderden miljoenen cellen, die elk traditioneel twee mogelijke toestanden hebben, afhankelijk van de aanwezigheid of niet van elektronen op de ladingsval van de microchip, waarbij die toestand (één of nul) de enkele bit van data is die in de cel is opgeslagen op één enkel niveau in wat bekend staat als single-level cell (SLC)-geheugen.

TLC betekent dat in elke cel drie bits aan informatie kunnen worden opgeslagen. Dit wordt mogelijk gemaakt door ladingsvallen met acht verschillende potentiële elektronenniveaus die resulteren in acht verschillende mogelijke corresponderende drempelspanningen die de opgeslagen binaire waarde (één of nul) van elke cel kunnen beïnvloeden, waardoor uiteindelijk in elke cel drie in plaats van één stuk data kunnen worden opgeslagen.

Multi-level cell (MLC)-geheugen verwijst naar het gebruik van cellen die twee bits per cel opslaan via vier laadwaarden of niveaus. Een twee-bit-MLC heeft een enkel ladingsniveau toegewezen aan elke mogelijke combinatie van enen en nullen.

Wat zijn de voordelen van TLC ten opzichte van SLC en MLC?

Het belangrijkste voordeel van TLC ten opzichte van SLC- en MLC-flashgeheugen is de lagere kostprijs per opslageenheid dankzij de hogere datadichtheid. Omdat TLC meer bits per cel opslaat, kan het de capaciteit van SLC verdrievoudigen en 1,5 keer meer opslagruimte bieden dan MLC met twee bits.

SLC-geheugen biedt de voordelen van hogere schrijfsnelheden, lager stroomverbruik en langere levensduur van de cellen. Het kost echter meer per megabyte opslagruimte om te produceren omdat het minder data per cel opslaat dan MLC en TLC.

Wat zijn de nadelen van TLC in vergelijking met SLC en MLC?

De nadelen van TLC in vergelijking met SLC en MLC zijn onder meer:

Performance: De acht spanningsniveaus van TLC, in tegenstelling tot de twee niveaus van SLC en de vier niveaus van MLC met twee bits, maken TLC trager omdat elk spanningsniveau bij het lezen van data moet worden gecontroleerd en terugvertaald naar bits.

Betrouwbaarheid: De acht spanningsniveaus van TLC en het zeer kleine verschil daartussen maken het leesproces gevoeliger voor ruis dan SLC en MLC, wat leidt tot een hoger foutenpercentage dan bij SLC en MLC.

Uithoudingsvermogen: In het algemeen geldt dat hoe meer databits en oplaadniveaus een flashcel heeft, hoe minder P/E- of schrijfcycli deze kan ondersteunen. TLC-flash heeft dus een lagere schrijfduur dan zowel SLC- als MLC-flash. Een planaire TLC-geheugencel kan gewoonlijk niet meer dan 500 of 1.000 schrijfcycli aan.

Evenwicht tussen prestaties en capaciteit met TLC SSD's

TLC-flashgeheugen stapelt geheugencellen verticaal om een hogere opslagdichtheid tegen lagere kosten per bit mogelijk te maken. TLC SSD's kunnen drie bits aan informatie per cel opslaan. Hoewel het gebruik van TLC SSD's voor dataopslag duidelijke voordelen heeft, zoals de lagere kosten en de hogere datadichtheid, zijn er ook bepaalde nadelen, zoals de prestaties, de betrouwbaarheid en het uithoudingsvermogen. Het kiezen van de juiste SSD voor uw behoeften zal afhangen van uw budget en vereisten voor dataopslag. Er is geen pasklare oplossing voor datapslag, en gezien de overvloed aan keuzes die er is, zult u uw eigen onderzoek moeten doen en mogelijk verschillende oplossingen moeten uitproberen voordat u de best mogelijke keuze maakt.