โซลิดสเตตไดรฟ์ทำงานอย่างไร

ไดรฟ์โซลิดสเตตหรือ SSD เป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลทั่วไป แต่ความนิยมที่เพิ่มขึ้นมักไม่ค่อยหมายถึงความเข้าใจที่เพิ่มขึ้น หากคุณไม่ค่อยแน่ใจว่า SSD ทำงานอย่างไร แสดงว่าคุณไม่ได้อยู่คนเดียว ในที่นี้เราจะอธิบายว่าหน่วยความจำแฟลชหรือที่รู้จักว่าหน่วยความจำ NAND ทำงานอย่างไร "ระดับ" ที่แตกต่างกันของ NAND หมายถึงอะไร และทำอย่างไรจึงจะได้รับข้อเสนอที่ดีบน SSD ในปัจจุบัน

หน่วยความจำ NAND คืออะไร

โปรเซสเซอร์และหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์สร้างขึ้นจากลอจิกเกท สิ่งเหล่านี้คือการแสดงทางกายภาพของความสามารถของคอมพิวเตอร์ในการประมวลผล 1 และ 0 ตามปัจจัยการผลิต พวกเขาให้ผลลัพธ์บางอย่าง เกตส์ประเภทต่างๆ ประมวลผลอินพุตต่างกัน ในแง่กว้างๆ การผสมผสานอย่างระมัดระวังของประตูเหล่านี้ทำให้คอมพิวเตอร์ทำทุกอย่างตั้งแต่การบวกเลขสองตัวไปจนถึงการจดจำรูปถ่าย

หน่วยความจำ SSD สร้างขึ้นจากเกท NAND ซึ่งเป็นลอจิกเกตชนิดหนึ่ง NAND ย่อมาจาก “not AND” และเป็นการผกผันของเกตตรรกะ “AND” ทั่วไป

ลอจิกเกตเก็บข้อมูลได้อย่างไร

เกท NAND มีคุณสมบัติพิเศษที่ลอจิกเกทส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้ร่วมกัน สามารถใช้เกท NAND เพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าประตูฟลิปฟลอป นี่คือวงจรที่สร้างขึ้นจากเกท NAND สองประตูที่เชื่อมต่อกันในลักษณะที่เฉพาะเจาะจงมาก ดังที่แสดงไว้ข้างต้น เอาต์พุตของเกต NAND แต่ละเกตจะต่อเข้ากับอินพุตของพาร์ทเนอร์

การเดินสายนี้ช่วยให้สามารถจัดเก็บ 1s และ 0s เมื่อเวลาผ่านไปและไม่มีกระแสไฟ ดังนั้น ด้วยการเดินสายที่เหมาะสม ประตู NAND จึงสามารถสร้างหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ได้เพียงบิตเดียว ประกอบเกท NAND หลายๆ อันเข้าด้วยกัน และคุณสามารถจัดเก็บบิตได้จำนวนมาก และนั่นคือสิ่งที่ทำให้หน่วยความจำแฟลชและในที่สุดก็กลายเป็น SSD

SLC, MLC, TLC และ QLC คืออะไร

ที่เก็บข้อมูลแฟลชสร้างขึ้นจากเซลล์ซึ่งเก็บบิต วิธีพื้นฐานที่สุดในการจัดเก็บคือ "เซลล์ระดับเดียว" หรือ SLC เซลล์เหล่านี้สามารถตั้งค่าเป็น 0 หรือ 1 เพื่อระบุเปิดและปิด เซลล์เหล่านี้รวดเร็วและทนทาน แต่ไม่มีพื้นที่เก็บข้อมูลมากนัก เราต้องเก็บมากกว่าหนึ่งบิตต่อเซลล์เพื่อเพิ่มสิ่งนั้น

นั่นคือสิ่งที่เซลล์หลายระดับหรือ MLC เข้ามา เซลล์เหล่านี้จัดเก็บข้อมูลสองบิตในทรานซิสเตอร์ตัวเดียวโดยใช้ประจุสี่ระดับ ตัวอย่างเช่น อาจใช้ 0v, 1v, 2v และ 3v เพื่อแทน 00, 01, 10 และ 11 ในรูปแบบไบนารี เซลล์เหล่านี้พอดีกับข้อมูลมากขึ้น แต่ยังต้องการเทคนิคที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับการจัดเก็บและดึงข้อมูล

SSD ใหม่ล่าสุดสร้างขึ้นบนเซลล์สามระดับหรือ TLC ซึ่งช่วยให้แต่ละเซลล์สามารถจัดเก็บสามบิตได้ สิ่งนี้ต้องการการประดิษฐ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น โดยเพิ่มต้นทุนและความจุโดยแลกกับความเร็วและความน่าเชื่อถือ

ขั้นตอนต่อไปคือเซลล์สี่ระดับหรือ QLC แม้ว่า Intel และ Micron ได้พัฒนากระบวนการนี้แล้ว แต่เราก็ยังไม่มีแนวโน้มว่าจะมีการใช้จำนวนมากเป็นเวลาหลายปี

3D NAND คืออะไร

SSD รุ่นแรกๆ ถูกประดิษฐ์ขึ้นเหมือนกับโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ พวกมันถูกสร้างขึ้นบนระนาบสองมิติ และความจุและความเร็วเพิ่มขึ้นโดยการลดขนาดทรานซิสเตอร์ที่ประกอบเป็นแม่พิมพ์ ยิ่งคุณใส่ทรานซิสเตอร์ลงบนไดย์ได้มากเท่าไร คุณก็ยิ่งเก็บข้อมูลได้มากขึ้นเท่านั้น แต่ต่างจากทรานซิสเตอร์ของ CPU ทรานซิสเตอร์ SSD ไม่สามารถต่ำกว่า 15 นาโนเมตรได้มากนัก เนื่องจากในระดับนั้น อิเลคตรอนจะเริ่มรั่วไหลไปยังทรานซิสเตอร์ที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้ข้อมูลเสียหาย

เพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดนี้ ผู้ผลิตจึงสร้าง 3D NAND ที่นี่ทรานซิสเตอร์ยังซ้อนกันอยู่ กระบวนการสามมิตินี้ ซึ่งบางครั้งเรียกว่า V-NAND ทำให้ทรานซิสเตอร์ถึงหกสิบสี่ชั้นสามารถใช้ไดย์ตัวเดียวได้ สิ่งนี้จะเพิ่มโอกาสในการจัดเก็บตามลำดับความสำคัญ

ข้อเสียคือ 3D NAND ต้องใช้เทคนิคการผลิตที่แม่นยำอย่างยิ่งเพื่อสร้างคอลัมน์ทรานซิสเตอร์ที่มีความแม่นยำสูงมาก นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ SSD ประเภท MLC, TLC และ QLC ซึ่งต้องการการประดิษฐ์ที่มีความแม่นยำสูงอยู่แล้วจึงจะทำงานได้อย่างถูกต้อง แต่นั่นไม่ได้หยุดไม่ให้มันเข้าครอบงำตลาดสมัยใหม่

มันมารวมกันได้อย่างไร

โรงงานหลายแห่งกำลังเปิดตัวไดรฟ์ 3D TLC NAND แต่ยังคงมีสต็อกไดรฟ์ MLC จำนวนมากซึ่งรวดเร็ว ขนาดใหญ่ปานกลาง และราคาถูกมากในทันใด หากคุณกำลังมองหาการต่อรองราคา ตอนนี้เป็นเวลาที่จะซื้อ เป็นเทคโนโลยีที่เก่ากว่าเล็กน้อย แต่ความแตกต่างหลักอยู่ที่ขนาดพื้นที่จัดเก็บมากกว่าประสิทธิภาพ หากมีการต่อรองราคาสำหรับไดรฟ์ 3D MLC NAND ที่ใหญ่พอสำหรับคุณ อย่าลังเลที่จะเปิดตัว

ประวัติของความน่าเชื่อถือของผู้ผลิตมีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นเดียวกับในด้านอิเล็กทรอนิกส์ ไดรฟ์ที่ไม่มีชื่อราคาถูกอาจสร้างขึ้นบนโหนดกระบวนการที่เก่ากว่าหรือด้วยความคลาดเคลื่อนที่คลาดเคลื่อน พวกมันยังสามารถมาจากเศษวัสดุเหลือใช้ของผู้ผลิตที่ฉลาดกว่า ซึ่งขายของเหลือที่ใช้งานได้จริงและเพียงพอให้กับคุณ ไม่มีสูตรสำเร็จในระยะยาวเช่นกัน

การปฏิวัติครั้งใหญ่ครั้งต่อไปของเทคโนโลยี SSD จะมาพร้อมกับความจุที่มากขึ้นอย่างมหาศาลที่ระดับพลังงานเท่าเดิมหรือใกล้เคียงกัน เราสามารถคาดหวังว่าจะได้เห็นสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นในช่วงหลายปีต่อจากนี้ เนื่องจากโรงหล่อได้รับประสบการณ์เกี่ยวกับเทคนิคที่จำเป็นสำหรับการออกแบบกระบวนการใหม่

ตรวจสอบข้อแตกต่างระหว่าง SSD, HDD และที่เก็บข้อมูลแฟลช