Discos ssd com memórias tlc vs mlc

O grande boom da memória flash ocorreu entre 2004 e 2005, quando uma combinação de dois fatores fez com que os preços por megabyte caíssem rapidamente. Onde os discos de smartphones e SSD começaram a notar uma redução, mas apenas a passagem do tempo nos fez ter preços mais atraentes, embora ultimamente pareça que eles não são por causa do trabalho e aumentem os preços novamente. Deseja saber a diferença entre as memórias TLC e MLC? Nós explicamos tudo o que você precisa saber!

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Drives SSD com memórias TLC vs MLC

O primeiro foi o aumento brutal da produção e da concorrência entre os fabricantes, que empurraram os preços para baixo. Além de gigantes como Samsung e Toshiba, até a Intel e a AMD investiram grandes quantias de dinheiro na fabricação de memória flash.

O segundo foi a introdução da tecnologia MLC (Multi-Level Cell), onde cada célula armazenava dois bits em vez de apenas um. Isso foi possível graças ao uso de tensões intermediárias. A tecnologia MLC foi implementada mais ou menos simultaneamente por vários fabricantes e reduziu o custo por megabyte pela metade, mas resultou em chips de memória flash com menor desempenho e degradação mais rápida..

Hoje, os chips MLC são os usados ​​na grande maioria dos pen drives, cartões de memória e SSDs. Os chips tradicionais, que armazenam um bit por célula, passaram a se chamar “SLC” (célula de nível único) e são produzidos com o objetivo de atender o mercado de unidades de estado sólido de alto desempenho (especialmente modelos destinados ao mercado de servidores). Embora muito mais caros, eles oferecem melhor desempenho e são mais duráveis.

No outro extremo, temos unidades equipadas com chips TLC, que armazenam três bits por célula, em vez de dois como MLCs, e, portanto, reduzem o custo de fabricação por gigabyte em mais de 33%. Por outro lado, o uso de tensões mais intermediárias resulta em chips que se degradam mais rapidamente que os MLCs.

Diferenças entre MLC e TLC

Na verdade, não há diferenças físicas entre as células em um chip MLC e TLC. Nos dois casos, a técnica de produção é quase a mesma, mas há diferenças nelas… mas também a maneira como o chip é programado. O que torna os chips MLC e TLC mais baratos que os SLCs é uma questão simples de aritmética: um chip NAND de 16 gigabytes pode gerar um chip SLC de 16 gigabytes, um chip MLC de 32 gigabytes ou um chip TLC de 48 gigabytes.

Supondo que o custo total do chip seja de US $ 24, teríamos um custo por gigabyte de US $ 0, 75 no MLC e apenas US $ 0, 50 no FTA. Se você é um fabricante interessado em vender SSDs de alta capacidade por um preço baixo, seria óbvio qual das duas opções seria mais atraente para você.

O grande problema não é apenas a durabilidade, mas também o desempenho dos próprios chips, que diminuem com o uso de mais bits. Uma operação de leitura que leva 50 µs em um chip MLC leva 100 µs ou mais em um chip TLC.

Ao mesmo tempo, uma operação de gravação que leva 900 µs ou mais em um chip MLC leva mais de 2000 µs no TLC, resultando em quedas proporcionais às velocidades de leitura e gravação das unidades.

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O maior problema, no entanto, é a durabilidade. A vida útil dos chips MLC é de apenas 10.000 ciclos nos 50nm, enquanto nos chips TLC a vida útil é de 2.500 operações nos 50nm.

Mesmo com o uso de setores e outras técnicas empregadas pelos drivers atuais para prolongar a vida útil das unidades, um SSD de 128 GB baseado em chips TLC de 25 nm transportará apenas 96 TB de gravações ao longo de sua vida útil, limitando seu uso muito. Para comparação, um disco de 128 GB baseado em chips MLC de 34 nm carregará 640 TB no disco.

Um disco MLC teria uma vida útil relativamente baixa, mas ainda aceitável se considerarmos as grandes vantagens que a memória flash oferece em outras áreas. A unidade TLC, no entanto, teria uso limitado e, em muitas situações de uso, poderia ser esgotada após vários anos. Quero dizer, eles não são ruins, ok? Mas eles são de pior qualidade.

Um SSD com memória TLC é totalmente adequado para um usuário normal. Mas uma MLC tem uma qualidade mais alta e está presente no topo da gama dos fabricantes.

Muitos fabricantes conseguiram compensar essa queda no desempenho e na confiabilidade da memória flash com drivers melhores e no uso de uma porcentagem maior do SSD, mas isso não nega a questão central de que os fabricantes estão produzindo chips de memória flash piores. a cada nova geração, progredindo apenas em relação ao custo.

Célula multinível (MLC)

MLC é o padrão usado pela maioria das unidades de estado sólido atualmente. O acrônimo significa Multi-Level Cell e é usado para descrever memórias flash NAND que têm a capacidade de armazenar 2 bits de dados por célula.

O TLC é uma evolução dessa tecnologia e permite armazenar 3 bits de dados por célula, enquanto o Single-Level Cell (SLC) armazena apenas um bit de dados para cada célula. Cada um tem vantagens e desvantagens, que veremos a seguir.

Atualmente, o tipo MLC é bastante comum e consiste em um processo que usa tensões diferenciadas para fazer uma célula de memória armazenar dois bits (em teoria, é possível fazê-lo armazenar mais) em vez de apenas um, como no SLC.

Graças à tecnologia MLC, os custos de dispositivos de armazenamento flash diminuíram, aumentando ainda mais a oferta de produtos como pen drives e smartphones com preços mais acessíveis.

Célula de Nível Triplo (TLC)

O próprio nome indica: o tipo TLC armazena três bits por célula; portanto, o volume de dados que podem ser armazenados na unidade aumenta consideravelmente. É o padrão mais recente que temos no mercado.

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No entanto, o desempenho também é menor em comparação com a tecnologia MLC, afinal, obtemos oito valores possíveis com três bits, motivo pelo qual há mais variedade de tensões: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 e 111.

Aqui, o principal benefício é o aumento do espaço de armazenamento, uma vez que as memórias TLC são geralmente mais lentas que os chips MLC, que, por sua vez, têm menos desempenho que a tecnologia SLC.

Mesmo assim, as memórias TLC e MLC são mais rápidas que os discos rígidos, razão pela qual seu uso é viável na maioria das aplicações: em muitas situações, não compensa ter um SSD rápido, mas não oferece capacidade de armazenamento. armazenamento suficiente.

Quais são as vantagens e desvantagens?

A grande vantagem dos drives de estado sólido com a tecnologia TLC está no preço mais baixo. Isso ocorre porque as unidades com a tecnologia são mais densas, armazenando mais dados com a mesma quantidade de espaço. Em outras palavras, eles acabam tendo uma maior eficiência de custos. Mas isso, como tudo na vida, tem um preço.

As unidades de estado sólido com a tecnologia TLC acabam não sendo tão rápidas ou duráveis ​​quanto os modelos MLC. Portanto, eles não são indicados para uso profissional.

De fato, as unidades de estado sólido TLC são mais adequadas para usuários domésticos. Para esses tipos de usuários, não há diferença perceptível de desempenho, pelo menos na grande maioria dos casos.

Quantos ciclos de gravação você suporta sem perder a capacidade de armazenar dados?

É claro que o número de ciclos de gravação suportados por uma célula afeta sua vida útil. Mas, felizmente, esse não é o único fator. Existem outras duas de grande importância: a frequência com que o valor contido na célula é modificado (a frequência com que é lida não influencia a vida útil) e a capacidade da unidade de armazenamento em massa (no nosso caso), do SSD ou dispositivo de estado sólido) no qual está instalado.

A importância da frequência das operações de gravação é óbvia: a frequência das operações de gravação em uma célula que suporta dez mil ciclos de gravação de uma unidade pouco usada ou que armazena dados estáticos é pequena. Essa célula, portanto, durará muito mais que a outra, instalada em uma unidade usada para armazenar dados dinâmicos cujos valores mudam frequentemente e devem ser reescritos o tempo todo.

Tão importante quanto o banco de memória em que os dados são armazenados em um SSD é o controlador contido nele, que funciona como uma interface entre o disco SSD e o computador. Este é o controlador que decide em quais células os dados serão armazenados.

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Durante os últimos anos em que os SSDs estão se espalhando, os algoritmos que determinam o que essas células serão aperfeiçoadas. Os controladores mais novos procuram distribuir as operações de leitura das células disponíveis nos SSDs da maneira mais homogênea possível, impedindo que algumas células recebam muito mais operações de gravação do que outras.

Nos primeiros dias do uso de SSDs, as unidades eram relativamente pequenas em capacidade. Unidades de 1 TB estão prontamente disponíveis hoje. Bem, se o número total de células nas quais as operações de gravação podem ser distribuídas for aumentado, a frequência com que cada célula será substituída será reduzida em proporção direta a esse aumento.

Daí a importância da capacidade do SSD em relação à sua longevidade. Ainda assim, os dispositivos baseados em MLC têm uma vida útil muito menor do que os baseados em SLC.

Outra diferença importante é a velocidade com que as operações de gravação são executadas. Embora desta vez, as operações de leitura não interfiram. Afinal, para medir uma tensão, basta aplicar um sensor nos pontos em que há uma diferença no potencial elétrico. Mas, no caso de escrever, a coisa é diferente.

Esse tipo de célula de memória, como pode ser visto, pode armazenar oito valores diferentes (000 ₂ = 010 a 1112 = 710). A simples observação é suficiente para mostrar que "escrever" um valor (ajustando o nível de tensão) é muito mais complicado (e, portanto, mais lento) quando o número de valores possíveis aumenta. E, aumentando a faixa de tensão, o consumo de energia aumenta.

Problema de temperatura

Até recentemente, os módulos de memória dissipavam o calor, mas isso nunca era uma preocupação. No entanto, quando se trata de memória flash de vários níveis, é diferente.

Afinal, eles operam em altas frequências e usam voltagens relativamente altas, dois fatores importantes quando se trata de dissipação de calor e, portanto, aumento da temperatura do chip.

Isso é especialmente delicado quando se trata de memórias MLC, onde o número de limiares de tensões internas que identificam o valor armazenado é maior.

Isso ocorre porque temperaturas muito altas podem interferir com esses limites, o que modifica o valor armazenado e compromete completamente a confiabilidade da memória.

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O resultado é que, definitivamente, não é aconselhável que as bases desse tipo de memória sejam mantidas em temperaturas operacionais muito altas. Por esse motivo, alguns dispositivos (por exemplo, alguns SSDs da Samsung) possuem sensores de temperatura que simplesmente diminuem a velocidade de gravação (as leituras, como sempre, têm pouco efeito na dissipação de calor) nos casos em que as temperaturas acima 70 graus Celsius e somente retornará à operação normal quando os bancos esfriarem abaixo desse valor limite.

As memórias de nível único (SLC) são muito mais tolerantes a altas temperaturas. Isso ocorre porque, como pode levar apenas um dos dois estados, a tolerância é muito maior do que a temperatura alterando ligeiramente o limite de tensão, para que o valor armazenado não seja alterado.

Assim, os SSDs de célula única, mais caros, mas suportando temperaturas mais altas, são classificados como "industriais", enquanto os MLCs, que devem operar em uma faixa de temperatura mais baixa, são classificados como "comerciais".

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Conclusão

O MLC tem uma vida útil mais longa que o TLC, porque é mais fácil distinguir os 4 estados de tensão possíveis do que os 8 que possuem uma margem de erro menor. É também por isso que um SSD TLC é mais barato e o encontramos em SSDs de médio e baixo alcance.

Agora sabemos que os SSDs baseados em memória MLC são mais caros que os TLCs, suportam menor densidade de dados, são mais rápidos e podem suportar temperaturas mais altas, com uma vida útil mais longa e consumindo menos energia. O que você acha de tudo? Você já nos contou suas impressões, depois de ler o artigo!