Ổ cứng thể rắn, hoặc SSD, hiện là thiết bị lưu trữ phổ biến. Nhưng sự nổi tiếng tăng lên hiếm khi có nghĩa là sự hiểu biết tăng lên. Nếu bạn không chắc về cách hoạt động của SSD, bạn không đơn độc. Sau đây, chúng tôi giải thích cách bộ nhớ flash, còn gọi là bộ nhớ NAND, thực sự hoạt động như thế nào, các “cấp độ” khác nhau của NAND có nghĩa là gì và làm thế nào để có được ưu đãi tốt trên SSD ngày nay.
Bộ nhớ NAND là gì?
Bộ xử lý và bộ nhớ máy tính được xây dựng từ các cổng logic. Đây là biểu hiện vật lý về khả năng xử lý 1 và 0 của máy tính. Dựa trên đầu vào của họ, họ cung cấp các đầu ra nhất định. Các loại cổng khác nhau xử lý đầu vào khác nhau. Nói một cách rộng rãi, sự kết hợp cẩn thận của các cổng này cho phép máy tính thực hiện mọi thứ, từ thêm hai số đến nhận dạng ảnh.
Bộ nhớ SSD được xây dựng từ các cổng NAND, là một loại cổng logic. NAND là viết tắt của “not AND” và nó là nghịch đảo của cổng logic “AND” thông thường.
Làm cách nào một cổng logic có thể lưu trữ thông tin?
Cổng NAND có một thuộc tính đặc biệt mà hầu hết các loại cổng logic không dùng chung. Cổng NAND có thể được sử dụng để tạo ra cái được gọi là cổng lật. Đây là một mạch được làm từ hai cổng NAND nối dây với nhau theo một cách rất cụ thể. Như đã thấy ở trên, đầu ra của mỗi cổng NAND được kết nối với đầu vào của đối tác của nó.
Hệ thống dây này cho phép lưu trữ các giá trị 1 và 0 theo thời gian và không cần nguồn. Vì vậy, với hệ thống dây điện thích hợp, cổng NAND có thể tạo bộ nhớ máy tính cho một bit. Đặt một loạt các cổng NAND lại với nhau và bạn có thể lưu trữ một loạt các bit. Và đó là điều tạo nên bộ nhớ flash và cuối cùng là SSD.
SLC, MLC, TLC và QLC là gì?
Lưu trữ flash được xây dựng trên các ô, nơi lưu trữ các bit. Phương tiện lưu trữ cơ bản nhất là “ô đơn cấp” hoặc SLC. Các ô này có thể được đặt thành 0 hoặc 1 để cho biết bật và tắt. Những tế bào này nhanh và bền, nhưng chúng không cung cấp nhiều dung lượng lưu trữ. Chúng tôi cần lưu trữ nhiều hơn một bit trên mỗi ô để tăng điều đó.
Đó là nơi xuất hiện của các ô đa cấp, hay MLC. Các ô này lưu trữ hai bit thông tin trong một bóng bán dẫn bằng cách sử dụng bốn mức điện tích. Ví dụ:họ có thể sử dụng 0v, 1v, 2v và 3v để đại diện cho 00, 01, 10 và 11 trong hệ nhị phân. Các ô này phù hợp với nhiều dữ liệu hơn nhưng cũng yêu cầu các kỹ thuật chính xác hơn để lưu trữ và truy xuất.
Các ổ SSD mới nhất được xây dựng trên các ô ba cấp hay còn gọi là TLC, cho phép mỗi ô lưu trữ ba bit. Điều này đòi hỏi chế tạo thậm chí chính xác hơn, tăng chi phí và công suất với tốc độ và độ tin cậy.
Bước tiếp theo là các ô cấp bốn, hoặc QLC. Mặc dù Intel và Micron đã phát triển một quy trình cho việc này, nhưng chúng ta không có khả năng chứng kiến việc áp dụng hàng loạt trong nhiều năm.
3D NAND là gì?
SSD ban đầu được chế tạo giống như bộ xử lý máy tính. Chúng được tạo ra trên một mặt phẳng hai chiều, công suất và tốc độ được tăng lên bằng cách thu nhỏ các bóng bán dẫn tạo nên khuôn. Bạn có thể lắp càng nhiều bóng bán dẫn trên khuôn, bạn càng có thể lưu trữ nhiều dữ liệu hơn. Nhưng không giống như bóng bán dẫn CPU, bóng bán dẫn SSD không thể thấp hơn nhiều so với 15nm. Điều này là do, ở mức đó, các electron có thể bắt đầu rò rỉ vào các bóng bán dẫn gần đó, làm hỏng dữ liệu.
Để khắc phục hạn chế này, các nhà sản xuất đã tạo ra 3D NAND. Tại đây, các bóng bán dẫn cũng được xếp chồng lên nhau. Quá trình ba chiều này, đôi khi được gọi là V-NAND, cho phép tối đa sáu mươi bốn lớp bóng bán dẫn chiếm một khuôn duy nhất. Điều này làm tăng khả năng lưu trữ theo thứ tự độ lớn.
Điều đáng tiếc là 3D NAND đòi hỏi kỹ thuật chế tạo cực kỳ chính xác để tạo ra các cột siêu chính xác của bóng bán dẫn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với SSD loại MLC, TLC và QLC, vốn đã yêu cầu chế tạo có độ chính xác cao để hoạt động bình thường. Nhưng điều đó không ngăn nó chiếm lĩnh thị trường hiện đại.
Tất cả kết hợp với nhau như thế nào
Nhiều nhà sản xuất đang đưa ra các ổ 3D TLC NAND, nhưng vẫn còn rất nhiều ổ MLC sẵn có, tốc độ nhanh, dung lượng vừa phải và đột nhiên rất rẻ. Nếu bạn đang tìm kiếm một món hời, bây giờ là lúc để mua. Nó là một công nghệ cũ hơn một chút, nhưng sự khác biệt chính sẽ nằm ở kích thước lưu trữ hơn là hiệu suất. Nếu có một món hời trên ổ đĩa 3D MLC NAND đủ lớn cho bạn, đừng ngần ngại bỏ ra.
Như trong tất cả mọi thứ điện tử, lịch sử về độ tin cậy của nhà sản xuất là cực kỳ quan trọng. Các ổ không có tên giá rẻ có thể được tạo trên các nút quy trình cũ hơn hoặc có dung sai lỏng hơn. Chúng cũng có thể đến từ thức ăn thừa của những nhà chế tạo sành điệu hơn, bán cho bạn những thức ăn thừa vừa đủ chức năng. Cả hai đều không phải là công thức để thành công lâu dài.
Cuộc cách mạng lớn tiếp theo trong công nghệ SSD sẽ đến với dung lượng lớn hơn hàng loạt ở cùng mức công suất hoặc tương tự. Chúng ta có thể mong đợi những thứ đó sẽ được triển khai trong vài năm tới khi các xưởng đúc có kinh nghiệm với các kỹ thuật cần thiết cho thiết kế quy trình mới.
Ngoài ra, hãy kiểm tra sự khác biệt giữa SSD, HDD và bộ nhớ flash.