Ổ cứng thể rắn (SSD) hiện là thiết bị lưu trữ phổ biến. Nhưng phổ biến không đồng nghĩa hiểu rõ. Nếu bạn không chắc SSD hoạt động như thế nào, bạn không cô đơn. Bài viết giải thích bộ nhớ flash (NAND) hoạt động ra sao, các "cấp độ" NAND có nghĩa gì, và cách mua SSD tốt hôm nay.
Bộ nhớ NAND là gì?
Bộ xử lý và bộ nhớ máy tính xây dựng từ logic gates (cổng logic). Đây là thể hiện vật lý của khả năng xử lý 0 và 1. Dựa trên đầu vào, cung cấp đầu ra nhất định. Các loại gate xử lý đầu vào khác nhau. Lời nói rộng: kết hợp cẩn thận các gate cho phép máy tính làm mọi thứ từ cộng 2 số đến nhận diện ảnh.
Bộ nhớ SSD xây dựng từ NAND gates, một loại logic gate. NAND là viết tắt "not AND", ngược của logic gate "AND" phổ biến.
Cổng logic 어떻게 lưu trữ thông tin?
NAND gates có đặc tính đặc biệt không chung với hầu hết logic gates khác. NAND gates tạo được flip-flop gate. Đây là mạch từ 2 NAND gates nối theo cách đặc biệt. Như hình, đầu ra mỗi NAND gate nối vào đầu vào của đối tác.
Dây nối này cho phép lưu 0 và 1 theo thời gian và không cần điện. Với dây nối đúng, NAND gates tạo bộ nhớ máy tính cho 1 bit. Gom nhiều NAND gates, lưu được nhiều bit. Đó là cơ sở bộ nhớ flash và cuối cùng là SSD.
SLC, MLC, TLC, QLC là gì?
Bộ nhớ flash xây trên cell (ô nhớ), lưu bit. Cách cơ bản: "single-level cell" (SLC). Ô này đặt 0 hoặc 1 chỉ bật/tắt. Ô này nhanh, bền, nhưng lưu trữ ít. Cần lưu hơn 1 bit/ô để tăng dung lượng.
Đó là lúc "multi-level cells" (MLC) xuất hiện. Ô này lưu 2 bit trong 1 transistor bằng 4 mức điện荷. Ví dụ: dùng 0V, 1V, 2V, 3V biểu diễn 00, 01, 10, 11 nhị phân. Ô này chứa nhiều dữ liệu hơn nhưng cần kỹ thuật chính xác hơn để lưu/đọc.
SSD mới nhất xây trên "tri-level cells" (TLC), mỗi ô lưu 3 bit. Yêu cầu chế tạo chính xác hơn, tăng chi phí và dung lượng nhưng đánh đổi tốc độ và độ tin cậy.
Bước tiếp theo: "quad-level cells" (QLC). Intel và Micron đã phát triển quy trình, nhưng chưa thấy áp dụng đại trà trong vài năm tới.
3D NAND là gì?
SSD sớm chế tạo như CPU. Trên mặt phẳng 2D, tăng dung lượng/tốc độ bằng thu nhỏ transistor trên die. Càng nhiều transistor trên die, càng lưu nhiều dữ liệu. Nhưng khác transistor CPU, transistor SSD không thể xuống dưới 15nm. Ở mức đó, electron rò rỉ vào transistor lân cận, làm hỏng dữ liệu.
Để vượt qua giới hạn, hãng tạo 3D NAND. Transistor cũng chồng lên nhau. Quy trình 3 chiều, đôi khi gọi V-NAND, cho phép tới 64 lớp transistor trên một die. Tăng khả năng lưu trữ một cấp số.
Đánh đổi: 3D NAND yêu cầu kỹ thuật chế tạo cực kỳ chính xác tạo cột transistor siêu chính xác. Đặc biệt quan trọng cho MLC, TLC, QLC, vốn đã yêu cầu chế tạo chính xác. Nhưng không ngăn nó thống trị thị trường hiện đại.
Tổng hợp lại
Nhiều nhà máy sản xuất 3D TLC NAND, nhưng vẫn còn nhiều stock MLD nhanh, dung lượng vừa, bỗng nhiên rẻ. Nếu tìm deal tốt, bây giờ là lúc mua. Công nghệ hơi cũ, nhưng khác biệt chính ở dung lượng chứ không phải hiệu năng. Nếu có deal 3D MLC NAND đủ lớn cho bạn, đừng ngần ngại.
Như mọi thiết bị điện tử, lịch sử độ tin cậy hãng sản xuất cực quan trọng. Drive no-name rẻ có thể làm trên node quy trình cũ hoặc dung sai lỏng lẻo. Cũng có thể từ phế liệu của nhà máy khắt khe hơn, bán cho bạn "chỉ đủ chạy". Cả hai không phải công thức thành công lâu dài.
Cuộc cách mạng SSD tiếp theo sẽ đến với dung lượng lớn hơn nhiều ở cùng mức tiêu thụ điện. Kỳ vọng thấy ra mắt trong vài năm tới khi foundry (nhà chế tạo) có kinh nghiệm với kỹ thuật thiết kế quy trình mới.
Cũng xem sự khác biệt giữa SSD, HDD, và bộ nhớ flash.