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SSD NAND: qu'apporte NAND Flash au SSD? [Partition magique]
Résumé :
Comme nous le savons tous, un SSD est un périphérique de stockage qui utilise des assemblages de circuits intégrés (DRAM, flash NAND, 3D XPoint) pour stocker les données de manière permanente. Cependant, si vous effectuez une recherche sur Amazon, le support de stockage de la plupart des SSD est le flash NAND. Alors, qu'en est-il SSD NAND ? Lisez cet article, dans lequel MiniTool vous explique ce qu'est le flash NAND et ce qu'il apporte au SSD.
Navigation Rapide :
- Qu'est-ce que NAND Flash
- Les défauts de NAND Flash
- Progrès technologique: technologie des procédés
- Progrès technologiques: SLC vs MLC vs TLC vs QLC
- Progrès technologiques: 2D NAND vs 3D NAND
- Précautions d'utilisation du SSD NAND
- En bout de ligne
- Commentaires des utilisateurs
Qu'est-ce que NAND Flash
La mémoire flash NAND est un type de mémoire flash non volatile. Il repose sur des circuits électriques pour stocker les données, mais il ne nécessite pas d'alimentation pour conserver les données, ce qui est également l'une des raisons pour lesquelles les SSD utilisent principalement le flash NAND comme support de stockage plutôt que la DRAM (une autre raison est que le flash NAND est moins cher que la DRAM. ).
Lectures complémentaires:
3D XPoint est une technologie de mémoire non volatile développée conjointement par Intel et Micron Technology en juillet 2015. Intel nomme Optane pour les périphériques de stockage qui utilisent cette technologie et Micron les appelle QuantX. On dit que les performances d'Optane sont meilleures que celles du SSD NAND et que le prix est inférieur à celui de la DRAM.
Les cellules de mémoire NAND sont constituées de deux types de portes: les portes de contrôle et les portes flottantes. Les deux portes aident à contrôler le flux de données. Lorsque vous programmez une cellule (écriture de données), une charge de tension est envoyée à la grille de contrôle, faisant entrer les électrons dans la grille flottante. Grâce à cette manière de charge, les données peuvent être stockées dans chaque cellule de mémoire NAND.
Mais lorsque l'alimentation est déconnectée de la mémoire flash NAND, le transistor à grille flottante fournira une charge supplémentaire à la cellule de mémoire, en conservant les données.
Les défauts de NAND Flash
Le flash NAND a également ses inconvénients inhérents comme les suivants:
1. Bloquer l'effacement
En général, une puce flash NAND a plusieurs LUNDI (Numéro d'unité logique); chaque LUN a plusieurs des plans ; chaque avion a des milliers de blocs ; chaque bloc a des centaines de des pages . Lorsque vous écrivez ou lisez des données, l'unité est la page. Cependant, lorsque vous effacez des données, l'unité est bloquée.
D'un autre côté, les données sont généralement écrites à des emplacements aléatoires et non continus; s'il faut modifier ou écrire des données, l'effacement est nécessaire. Par conséquent, l'amplification d'écriture ne peut pas être évitée.
2. P / E limité (programme / effacement)
Chaque bloc NAND a une limite sur le nombre de fois qu'il peut être effacé. Lorsque ce nombre est dépassé, le bloc peut devenir inutilisable. Parce qu'une fois que le nombre de cycles P / E est dépassé, les situations suivantes sont les plus susceptibles de se produire:
- Les électrons ne peuvent pas entrer dans la grille flottante ( échec d'écriture ).
- Les électrons de la grille flottante peuvent facilement sortir ( problème de conservation des données ).
- Les électrons de la grille flottante ne peuvent pas sortir ( échec d'effacement ).
Si vous vous inquiétez de la durée de vie de votre SSD, vous pouvez lire l'article suivant pour savoir comment prolonger la durée de vie de votre SSD.
3. Lire Disturb
Lorsque la mémoire flash est lue plusieurs fois, le contenu des cellules de mémoire adjacentes dans le même bloc changera (deviendra une opération d'écriture). Le principe est le suivant:
Chaque page a un espace d'environ 4 Ko ou 8 Ko. Dans une page, il y a de nombreuses cellules. Chaque cellule stocke généralement un bit de données (une cellule peut également stocker plus d'un bit de données et je vous expliquerai plus tard).
Lorsqu'une page est lue, une tension Vref est appliquée aux électrodes de contrôle des cellules de la page tandis que les électrodes de contrôle des cellules des autres pages sont appliquées avec une tension Vpass relativement plus grande, ce qui peut créer un champ électrique plus fort pour attirer certains électrons. dans la grille flottante des cellules sur les pages qui ne sont pas lues (données de programme), ce qui entraîne une erreur de données.
D'autre part, plus vous effacez des blocs, plus l'effet d'isolation est mauvais et plus il est facile pour les électrons de pénétrer dans la grille flottante.
4. Programme Disturb
Lorsqu'une page est écrite, une tension plus élevée sera appliquée aux électrodes de contrôle des cellules sur la page tandis qu'une tension inférieure sera appliquée aux électrodes de contrôle des cellules sur d'autres pages qui ne sont pas écrites. Ainsi, les électrons peuvent être facilement injectés dans les grilles flottantes des cellules sur la page écrite.
Cependant, si la tension la plus élevée et la tension la plus basse sont proches, en particulier lorsque trop de temps d'effacement conduisent à de mauvaises performances d'isolation, il est très probable que des électrons pénètrent dans les cellules mémoire adjacentes. Cela entraînera également une erreur de données.
Progrès technologique: technologie des procédés
Depuis l'invention du flash NAND en 1986, les fabricants ont fait beaucoup de progrès dans la technologie flash NAND, tels que l'amélioration de la technologie de processus, 3D NAND, MLC, TLC et QLC. Dans cette partie, je vais vous expliquer la technologie des procédés.
Afin de réduire le coût par bit et d'étendre la capacité du SSD, les fabricants pensent d'abord à améliorer la technologie de processus, par exemple, des premiers nœuds de processus 50 nm aux nœuds de processus 16/15 nm actuels.
Le nombre dans la technologie de processus représente la distance entre la source et le drain. Plus la distance est courte, plus les électrons entrent rapidement et plus la taille du transistor est petite, ce qui signifie qu'une puce de même taille a une plus grande capacité et une vitesse plus rapide.
Cependant, lorsque la technologie de processus atteint des nœuds de 15 nm, elle se rapproche de la limite. D'une part, l'amélioration continue de la technologie des procédés entraînera une forte augmentation des coûts, ce qui ne peut être compensé par la réduction des coûts induite par l'augmentation de la capacité.
D'un autre côté, lorsque la technologie de processus est inférieure à 20 nm de nœuds, la fuite de charge (problème de rétention des données) et l'interférence de charge (lecture perturbée et programme perturbé) sont plus évidentes.
Par conséquent, si la technologie de processus va plus loin, la fiabilité et les performances diminueront.
Progrès technologiques: SLC vs MLC vs TLC vs QLC
Afin d'augmenter la capacité et de réduire davantage les coûts, les fabricants ont proposé MLC, TLC et QLC. Dans cette partie, je vais vous expliquer SLC vs MLC vs TLC vs QLC.
En général, une cellule mémoire ne stocke qu'un seul bit de données, ce que l'on appelle SLC (Single-Level Cell). Si vous augmentez le nombre de bits pouvant être stockés dans chaque cellule de mémoire, par exemple, en augmentant à 2 (MLC, abréviation de Multi-Level Cell), à 3 (TLC, abréviation de Triple-Level Cell) ou à 4 ( QLC, abréviation de Quad-Level Cell), la capacité de stockage du flash NAND augmentera également en conséquence.
Par exemple, une mémoire flash ordinaire créée par SLC a une capacité de 128 Go; ensuite, MLC lui donnera une capacité de 256 Go (double); TLC le triplera à 384 Go; et QLC le quadruplera à 512 Go. Et séquentiellement, les coûts sont réduits.
Cependant, l'augmentation de la capacité et la réduction des coûts se font au prix d'une réduction des performances, de la fiabilité et de la durée de vie.
Comme mentionné ci-dessus, le flash NAND termine la lecture et l'écriture des données en appliquant une tension. Dans ce processus, il existe une ou plusieurs tensions de seuil (Vth).
En SLC, il n'y a qu'une seule tension de seuil, car elle ne stocke qu'un seul bit de données: 0 ou 1. Si la tension dans la cellule dépasse la tension de seuil, cela signifie 0. Inversement, si la tension dans la cellule est inférieure au seuil tension, cela signifie 1. Par conséquent, la lecture et l'écriture sont très simples et rapides.
Cependant, si une cellule de mémoire stocke plus de bits de données, il y aura plus de tensions de seuil. Par exemple, une mémoire flash MLC NAND stocke deux bits de données, à savoir 00, 01, 10 ou 11. Par conséquent, elle a besoin de 3 tensions de seuil pour les distinguer.
Plus il y a de bits de données stockés dans la cellule, plus elle a besoin de tensions de seuil, plus il faut de temps pour identifier le signal de tension, donc plus il faut de temps pour lire et écrire les données.
D'autre part, s'il y a plusieurs tensions de seuil, la tension assignable pour chaque bit de données deviendra moindre, et donc la possibilité d'interférence de charge (lecture et programmation perturbations) augmente.
Conseil: MLC est le choix courant pour les produits haut de gamme. Il n'est pas nécessaire de choisir TLC, sauf si vous êtes à court d'argent ou que vous mettez à niveau votre ordinateur temporaire.Progrès technologiques: 2D NAND vs 3D NAND
Contrairement aux deux technologies ci-dessus, 3D NAND fournit des idées différentes pour augmenter la capacité et réduire les coûts.
Le flash NAND 2D traditionnel (flash NAND planaire) est composé de manière bidimensionnelle. Il est principalement composé de lignes de mot (WL) et de lignes de bit (BL), comme le montre la figure ci-dessous. Une ligne de mot représente une page. La ligne de bit représente les cellules de mémoire sur la ligne de mot (page). Il y a autant de cellules mémoire sur la ligne de mot que de lignes de bit.
Les lignes de mot et les lignes de bit se croisent pour former un bloc. Puis tuile les blocs pour former le flash NAND 2D.
Quant au flash NAND 3D, il empile le flash NAND planaire comme des bâtiments. Il augmente plus de transistors par unité de surface en empilant plus de couches de flash.
Simplement de cette manière, les fabricants peuvent augmenter la capacité NAND et réduire les coûts et ils n'ont pas besoin de faire des efforts pour améliorer la technologie de processus ou stocker plus de bits de données dans une cellule. En conséquence, la capacité, les performances et la fiabilité sont garanties.
Précautions d'utilisation du SSD NAND
Si vous décidez d'utiliser un SSD NAND, voici quelques remarques sur son utilisation:
1. Installation du système d'exploitation sur le SSD NAND: C'est le seul moyen de tirer le meilleur parti des avantages d'un SSD et d'améliorer considérablement les performances d'un ordinateur.
2. Exécution de la version du système d'exploitation au-dessus de Windows 7: Les systèmes d'exploitation supérieurs à Windows 7 détecteront automatiquement si le système de disque est un SSD et décideront comment l'optimiser en conséquence. Par exemple, dans Windows 7, vous ne pouvez défragmenter qu'un disque dur, ce qui endommagera un SSD et raccourcira sa durée de vie. Cependant, le système d'exploitation supérieur à Windows 7 reconnaîtra le SSD et l'optimisera avec une méthode spéciale.
3. Activation du mode AHCI ou NVMe: Le mode AHCI peut permettre à votre périphérique de stockage doté d'une interface SATA III de mieux fonctionner. En ce qui concerne le mode NVMe, si votre SSD possède une interface M.2, une interface PCI, etc., ce mode permettra à votre SSD de fonctionner à sa vitesse la plus élevée. Pour en savoir plus sur AHCI et NVMe, veuillez lire cet article: SSD M.2 vs SSD SATA: lequel convient à votre PC?
4. Garder l'alignement 4K: Le désalignement 4K réduira non seulement considérablement la vitesse d'écriture et de lecture des données, mais augmentera également le nombre d'écritures inutiles du SSD, affectant sa durée de vie.
Pour conserver l'alignement 4K du SSD, vous pouvez utiliser le Assistant de partition MiniTool , à qui Aligner toutes les partitions fonctionnalité peut vous aider. Tout ce que vous avez à faire est de cliquer simplement sur le bouton suivant pour télécharger gratuitement cet outil, de le lancer, de faire un clic droit sur le lecteur pour choisir Aligner toutes les partitions , et enfin cliquez sur le Appliquer bouton pour exécuter les opérations.
Téléchargement Gratuit
5. Réserver suffisamment d'espace libre: Plus un disque SSD stocke de données, plus les performances sont lentes. Si une partition a été dans un état d'utilisation de plus de 90% pendant une longue période, la probabilité de crash du SSD sera considérablement augmentée. Par conséquent, il est très important de nettoyer les fichiers inutiles à temps et de stocker des fichiers volumineux comme des films ou de la musique sur un disque dur mécanique.
Comment déplacer des fichiers d'un disque SSD vers un disque dur [Guide pas à pas] Cet article fournit des guides sur la façon de déplacer des fichiers du SSD vers le disque dur, y compris sur la façon de déplacer des fichiers programme.
Lire la suiteBien sûr, il existe d'autres méthodes pour prolonger la durée de vie du SSD et augmenter les performances de votre SSD. J'ai déjà mentionné un article sur la façon de prolonger la durée de vie de votre SSD. Par conséquent, ici je vais vous recommander: Comment obtenir les meilleures performances du SSD sous Windows 10/8 / 8.1 / 7 .
En bout de ligne
Cet article a-t-il répondu à tous vos doutes sur le SSD NAND? Veuillez laisser un commentaire ci-dessous. De plus, si vous rencontrez un problème pour aligner les partitions SSD, installer le système d'exploitation sur SSD ou nettoyer les fichiers inutiles, veuillez laisser vos questions ci-dessous ou nous envoyer un e-mail à [email protected] . Nous vous répondrons dans les plus brefs délais.