SuperMLC-Flash SLC-Flash-Speicher mit MLC-Chips

MLC-Speicher wie SLC ansteuern

Eigentlich verwunderlich, dass nicht schon früher jemand die Idee hatte: MLC-Speicher wie SLC ansteuern. Das ist viel zuverlässiger als echter MLC-Flash und viel preiswerter als SLC.

Grundsätzlich unterscheidet man drei verschiedene Typen von NAND-Flash. Während bei SLC (Single-Level Cell) Flash-Zellen mit einem Bit zwei verschiedene Zustände darstellbar sind, sind es bei MLC (Multi-Level Cell) 2 Bits mit vier Zuständen und bei TLC (Triple-Level Cell) drei Zellen, die acht verschiedene Niveaus repräsentieren (Bild 1).

Die Speicherung der Zustände erfolgt bei Flash-Speicherzellen mittels Floating-Gate-Transistoren. Stark vereinfacht ausgedrückt: Das Beschreiben einer Zelle erfolgt durch das Anlegen einer vergleichsweise großen Spannung. Dabei werden Elektronen aus dem Substrat ins Floating Gate überführt (Bild 2).

Um jetzt mehrere Bits ablegen zu können, müssen die Chip-Hersteller verschiedene Spannungspegel zum Beschreiben und Auslesen der unterschiedlichen Niveaus bereitstellen. Bei den Single-Level Cells sind es nur zwei Spannungen, bei den Triple-Level Cells acht verschiedene Spannungen.

Durch die höhere Speicherdichte des TLC-Flash ist dieser Flash-Typ auch die günstigste Variante, bringt aber einige Nachteile in Bezug auf wichtige Leistungsparameter mit sich: Um Fehler beim Schreiben und Auslesen der Daten zu verhindern, kommen bei TLC-Flash komplexe Fehlerkorrektur-Algorithmen und Methoden zum Einsatz, die hohe Anforderungen an den Controller stellen und sich entsprechend auf die Geschwindigkeit des Flash-Speichers auswirken.

Das Beschreiben und Auslesen einer TLC-Zelle mit insgesamt acht unterschiedlichen Zuständen erfolgt daher erheblich langsamer und aufwendiger als bei einer MLC-Zelle, die wiederum langsamer ist als eine SLC-Zelle. Darüber hinaus sinkt die Haltbarkeit der gespeicherten Information in einem bedenklichen Ausmaß für industrielle Applikationen. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Flash-Typen.

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