Khi bạn đang khám phá về ổ đĩa SSD, bạn có thể đã bắt gặp các khái niệm như: SLC, MLC, TLC, QLC, PLC và V NAND. Bài viết này PCMag sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về ý nghĩa của những thuật ngữ này.
Nguyên lý hoạt động của bộ nhớ NAND
NAND (NOT AND) là dạng bộ nhớ flash điện tĩnh (bất biến), được ưa chuộng trong nhiều giải pháp lưu trữ như ổ đĩa SSD, thẻ nhớ, USB và điện thoại di động.
Hoạt động của bộ nhớ NAND dựa trên cơ chế của cổng logic NAND, với việc chia bộ nhớ thành nhiều cell nhớ riêng biệt, mỗi cell có khả năng chứa một bit dữ liệu. Trong mỗi cell nhớ, một transistor MOSFET kết hợp với một cổng điều khiển đóng vai trò quan trọng trong quá trình lưu giữ và truy cập dữ liệu.
Trong quá trình lưu trữ dữ liệu, transistor MOSFET của mỗi cell nhớ được kích hoạt thông qua việc áp dụng điện áp vào cổng điều khiển. Điện áp này sinh ra một trường điện tử trong transistor, thu hút các electron từ nguồn vào bên trong cell nhớ. Sự di chuyển này của electron vào cell tạo nên một trạng thái logic “1” hoặc “0”, dựa trên việc electron có hoặc không có mặt trong cell, từ đó biểu diễn dữ liệu được lưu trữ.
Để đọc dữ liệu từ bộ nhớ NAND, điện áp được áp đặt lên cổng điều khiển để xác định trạng thái của transistor MOSFET. Tùy thuộc vào trạng thái này, dữ liệu có thể được trích xuất từ cell nhớ.
Một tính năng nổi bật của bộ nhớ NAND là khả năng chứa đựng nhiều bit dữ liệu trong mỗi cell. Nhờ vào công nghệ Multi-Level Cell (MLC) và Triple-Level Cell (TLC), mỗi cell có thể lưu trữ lần lượt 2 bit và 3 bit, làm tăng dung lượng lưu trữ tổng thể và giảm chi phí sản xuất cho bộ nhớ NAND.
Mặc dù bộ nhớ NAND mang lại nhiều lợi ích, nó vẫn gặp phải một số hạn chế như độ bền hạn chế, biểu hiện qua số lần ghi có giới hạn, và tốc độ ghi/đọc không nhanh bằng bộ nhớ RAM. Để khắc phục những điểm yếu này, công nghệ bộ nhớ NAND 3D và các giải pháp quản lý như wear-leveling, nhằm cải thiện độ bền và hiệu suất, đã được nghiên cứu và phát triển.
SLC (Single-Level Cell) là một dạng bộ nhớ flash NAND với cấu trúc đơn giản, trong đó mỗi cell nhớ chỉ chứa một bit dữ liệu. Điều này giúp cho SLC NAND có khả năng đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn, đồng thời sở hữu tuổi thọ lâu dài hơn so với các loại bộ nhớ NAND khác như: MLC (Multi-Level Cell) hay TLC (Triple-Level Cell).
SLC được ưa chuộng trong các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao và hiệu suất cao, bao gồm ổ đĩa SSD, thiết bị lưu trữ nhúng và các thiết bị điện tử tiêu dùng. Tuy nhiên, do chi phí sản xuất cao hơn so với các loại bộ nhớ NAND khác, sản phẩm sử dụng SLC thường có giá thành cao.
MLC (Multi-Level Cell NAND) là một công nghệ bộ nhớ flash được áp dụng trong ổ đĩa SSD và nhiều loại thiết bị lưu trữ khác. MLC NAND có thể lưu trữ đến 2 bit dữ liệu trong mỗi cell nhớ, cho phép nó cung cấp một dung lượng lưu trữ cao hơn so với SLC (Single-Level Cell) NAND, dù phải đánh đổi một phần nào đó về tốc độ và độ bền.
Giá thành của MLC NAND thường thấp hơn so với SLC NAND, làm cho nó thành lựa chọn ưa thích cho việc lưu trữ dữ liệu dung lượng lớn, như trong các ổ SSD, bởi nó kết hợp hiệu quả giữa dung lượng và chi phí.
eMLC (Enterprise Multi-Level Cell) là một phiên bản bộ nhớ flash được tối ưu hóa cho môi trường doanh nghiệp, thường tìm thấy trong ổ đĩa SSD chuyên biệt. Công nghệ này mở rộng khả năng của MLC (Multi-Level Cell) thông thường bằng cách lưu trữ nhiều bit dữ liệu trong mỗi cell nhớ, giống như MLC NAND.
Điểm nổi bật của eMLC là khả năng chịu đựng và độ tin cậy cao, được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của ứng dụng doanh nghiệp. So với MLC NAND thông thường, eMLC cung cấp tuổi thọ dài hơn và khả năng xử lý tải công việc cao hơn, cũng như chịu được lượng lớn các chu kỳ ghi và xóa dữ liệu, từ đó nâng cao tuổi thọ và độ tin cậy cho ổ SSD.
Do những ưu điểm đó, eMLC thường có giá cao hơn so với MLC NAND làm cho nó trở thành lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng doanh nghiệp, nơi mà độ tin cậy và hiệu suất là các yếu tố cực kỳ quan trọng.
TLC (Triple-Level Cell NAND) là một loại công nghệ bộ nhớ flash có khả năng lưu trữ ba bit dữ liệu trong mỗi cell nhớ. Nhờ vậy, TLC NAND cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu vượt trội so với MLC (Multi-Level Cell) NAND và SLC (Single-Level Cell) NAND.
Mặc dù mang lại lợi ích về dung lượng lưu trữ lớn hơn, TLC NAND lại có một số hạn chế về độ bền và tốc độ ghi/đọc, thấp hơn so với MLC NAND và SLC NAND.
QLC (Quad-Level Cell NAND) đánh dấu một bước tiến mới trong công nghệ bộ nhớ flash với khả năng chứa đến 4 bit dữ liệu trên mỗi cell nhớ. Điều này mang lại cho QLC NAND khả năng lưu trữ dữ liệu cao hơn so với các phiên bản NAND trước đây như SLC (Single-Level Cell), MLC (Multi-Level Cell), và TLC (Triple-Level Cell).
Mặc dù cung cấp lợi ích về dung lượng lớn, QLC NAND không tránh khỏi một số hạn chế như tốc độ ghi/đọc thấp hơn và tuổi thọ ngắn hơn so với các loại NAND khác.
PLC (Penta-Level Cell NAND) là một bước tiến mới trong công nghệ bộ nhớ flash, nâng cao hơn so với TLC và QLC NAND. Với PLC NAND, mỗi cell nhớ có thể chứa tới năm mức điện áp khác nhau, điều này cho phép mỗi cell lưu trữ nhiều dữ liệu hơn, tăng khả năng lưu trữ dữ liệu mà không cần tăng số lượng cell.
Bằng cách này, PLC NAND giúp tăng dung lượng lưu trữ tổng thể và giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên, việc tăng mức lưu trữ này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tốc độ truy cập dữ liệu và giảm tuổi thọ của chip NAND. PLC NAND đang được tích cực nghiên cứu và phát triển để đáp ứng nhu cầu lưu trữ dữ liệu ngày càng lớn của thế giới công nghệ hiện đại.
V/3D NAND là công nghệ bộ nhớ flash mới nhất, được áp dụng rộng rãi trong ổ đĩa SSD và các loại bộ nhớ flash khác. Với 3D NAND, cell nhớ flash được sắp xếp và xếp chồng lên nhau theo hình thức 3D, tạo nên cấu trúc xếp chồng nhiều tầng.
Kết quả là, công nghệ này tăng đáng kể mật độ lưu trữ, có khả năng nhân đôi hoặc thậm chí gấp ba mật độ so với bộ nhớ NAND 2D thông thường. 3D NAND không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn kéo dài tuổi thọ so với phiên bản 2D, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và dung lượng cho thiết bị lưu trữ flash.
Lựa chọn giữa SSD TLC (Triple-Level Cell) và MLC (Multi-Level Cell) nên dựa trên yêu cầu sử dụng cụ thể và khả năng tài chính của bạn.
SSD TLC được đánh giá cao về mặt chi phí, có giá thấp hơn SSD MLC nhưng lại kém hơn về tuổi thọ và độ bền. SSD TLC có số lần ghi dữ liệu giới hạn hơn so với MLC trước khi bắt đầu gặp vấn đề. Tuy nhiên, nhờ vào các cải tiến công nghệ và quản lý dữ liệu hiệu quả, SSD TLC hiện nay đã cải thiện đáng kể về độ bền, trở nên thích hợp cho nhu cầu sử dụng thông thường.
Trái lại, SSD MLC mang lại tuổi thọ và độ bền cao hơn, song giá thành cũng cao hơn tương ứng. Các ổ MLC thường được ưu tiên cho môi trường chuyên nghiệp hoặc các tác vụ đòi hỏi độ tin cậy và tốc độ cao, như máy chủ hay trạm làm việc chuyên dụng, cũng như trong việc lưu trữ dữ liệu quan trọng.
Do đó, nếu bạn cần một giải pháp tiết kiệm chi phí và không yêu cầu hiệu suất cao nhất, SSD TLC có thể là sự lựa chọn hợp lý. Ngược lại, nếu ngân sách không phải là vấn đề và bạn cần hiệu suất cao nhất cho công việc chuyên nghiệp, SSD MLC sẽ là lựa chọn tốt nhất.
