NAND Flash | My Note

NAND Flash

Updated: Sep 21st, 2023


在目前的固态硬盘,现在最常用的是NAND闪存介质,这是一种非易失存储介质。

NAND闪存介质的基本存储单元(Cell)是一种浮栅晶体管,我们对该晶体管的写操作即为使电子进入浮栅极,而擦除操作正好相反,把电子从浮栅极中吸出来。通过电子数量的多少,我们能够控制精细该存储单元中的电压值,从而使用该值对信息进行编码。

基于该原理,我们可以了解到NAND闪存介质存在的以下特点:

  1. 不能覆写,必须先擦除才能写。 前面已经提到了,NAND闪存介质中的Cell只有写操作和擦除操作,而擦除操作意味着将之前写入的信息全部清空,如果要实现修改操作,需要先擦除再写新值。(这样的修改操作性能会很差,所以实际上的SSD并不会这样实现修改)
  2. 寿命有限,一块闪存芯片仅能写入有限次就会报废。这个也是NAND闪存介质的特性。
  3. 可能比特翻转/长时间不通电数据可能丢失

NAND闪存介质的分类

我们可以通过Cell中的电压值对信息进行编码,为了进一步提升其中存储的信息密度,如今的Cell已经从仅编码一个bit的SLC发展到现在能编码4个bit的QLC了。

no title picture

图源

提升信息的编码密度带来的代价就是,为了实现更加精细的电压调控,NAND闪存介质的写入性能和寿命将会受到影响。

400 (图源《深入浅出SSD》P16)

可以看到,存储密度最小的SLC,无论是性能还是寿命,都要比MLC、TLC要更好。这也是分层存储体系的体现。空间、性能永远无法兼顾。

参考资料

  1. 《深入浅出SSD》第三章
  2. wiki

Instead of authenticating the giscus application, you can also comment directly on GitHub.


Notes mentioning this note