Типы памяти SSD — 3D NAND, MLC, TLC, QLC, 3D XPoint: какая лучше
Типы памяти SSD — 3D NAND, MLC, TLC, QLC, 3D XPoint: какая лучше
Привет, друзья. В этой статье мы будем говорить о типах памяти SSD-накопителей. Сейчас происходит активная фаза эпохальной смены поколений жёстких дисков: благодаря удешевлению производства накопителей SSD устаревшие HDD стремительно отправляются на свалку истории IT. Но в современных жёстких дисках SSD непросто разобраться. SSD бывают разного форм-фактора, с разным интерфейсом подключения, с разным типом флеш-памяти. Всё это важные параметры, определяющие скорость работы, доступность по цене накопителей, их надёжность и износостойкость. И вот в одном из этих важных параметров – во флеш-памяти – я и предлагаю разобраться детально. Давайте рассмотрим, какие бывают типы флеш-памяти в зависимости от её конструкции и технологии хранения информации. И какой тип памяти для SSD лучше.
Типы памяти SSD — 3D NAND, MLC, TLC, QLC, 3D XPoint: какая лучше
Итак, друзья, твердотельные накопители SSD. У нас на сайте накоплено достаточно материала по ним. Можете почитать о SSD SATA, о SSD NVMe, о контроллерах накопителей, а можете заглянуть на специальную страничку сайта со всеми собранными публикациями по теме SSD – «Всё о твердотельных накопителях SSD».
Если вы захотите приобрести SSD и зайдёте на торговую площадку в Интернете, где продаются твердотельные накопители, вы увидите в числе фильтров разные типы памяти — MLC, TLC, эти же типы и QLC с допиской 3D NAND, V-NAND, 3D XPoint и т.п. И также в характеристиках моделей накопителей будет фигурировать какой-то тип памяти. Что это всё означает?
Для хранения информации в SSD используется флеш‐память — твердотельная полупроводниковая энергонезависимая память. Это перезаписываемая память, имеет такую особенность, что может быть прочитана сколь-угодно раз, однако записать данные в ячейки такой памяти возможно только ограниченное число раз. Насколько ограниченное число раз можно записать данные в ячейку памяти, определяет тип флеш-памяти. Помимо износостойкости ячеек, тип флеш-памяти также определяет скоростной потенциал накопителя, его надёжность, энергопотребление и стоимость. Типы флеш-памяти бывают разные и имеют два критерия деления — в зависимости от конструкции памяти (NOR и NAND) и в зависимости от технологии хранения информации (SLC, MLC, TLC, QLC).
Типы флеш-памяти в зависимости от конструкции: NOR и NAND
В зависимости от конструкции существуют типы флеш-памяти NOR и NAND. Обе появились ещё в далёких 1988-1989 г.г., NOR – это разработка компании Intel, NAND – разработка компании Toshiba. Отличаются способом соединения ячеек в массив. NAND быстрее и дешевле, чем NOR. NOR используется в основном в микропроцессорах и иных устройствах для хранения небольших объёмов рабочих данных. Т.е. используется в качестве непосредственной памяти микропроцессоров и прочих устройств. Тип же флеш-памяти NAND обычно используется во флешках, картах памяти и SSD. У NAND есть эволюционное продолжение, так сказать, наследник – появившийся в 2013 году тип флеш-памяти 3D NAND.
3D NAND – эволюция NAND
Флеш-память NAND – это память на основе плоских однослойных структур, т.е. ячейки в чипе памяти располагаются в один слой. При увеличении ячеек памяти на плоской поверхности памяти NAND их расположение ближе друг к другу более определённого расстояния приводит к снижению надёжности SSD. Чтобы выйти за рамки этой обусловленности и иметь возможность производить SSD с большими объёмами, производителям флеш-памяти нужно было прийти к решению многослойной установки ячеек памяти, т.е. укладывать ячейки в несколько слоев, один над другим. Вот, собственно, такая обусловленность и стала причиной эволюции NAND в 3D NAND.
Родителем 3D NAND стала компания Samsung, именно она в 2013 году представила миру усовершенствованную конструкцию NAND-памяти с трёхмерной структурой. Но 3D NAND – это общее название эволюционировавшей флеш-памяти NAND, именно свою технологию её изготовления компания Samsung назвала V-NAND — от Vertical NAND. 3D V-NAND получила вертикальную (отсюда Vertical) трёхмерную (отсюда 3D) структуру микрочипа памяти. Что, соответственно, увеличило его площадь и позволило в разы увеличить объёмы хранимых данных. Но более того: такое решение позволило ещё увеличить надёжность хранения данных, увеличить скорость памяти и удешевить её производство. Первая 3D V-NAND от Samsung имела 24 слоя для хранения данных. По мере развития технологии 3D V-NAND компанией Samsung количество слоёв наращивалось: в 2014 г. появилась память с 32 слоями, в 2016 г. – с 64 слоями, в 2018 г. – с 96 слоями, а в 2019 г. – с 136 слоями.
Позднее свои типы трёхмерной флеш-памяти 3D NAND с несколько отличной конструкцией разработали компании Micron, Toshiba и прочие. Например, технология памяти 3D NAND от Toshiba называется BiCS Flash. Другие производители памяти 3D NAND никак не именуют свою технологию, и, соответственно, для SSD с использованием их памяти в характеристиках указывается просто 3D NAND. И поскольку сегодня память 3D NAND производят разные производители по разным технологиям, такая память может отличаться износостойкостью, скоростью, надёжностью хранения данных и стоимостью.
Какой тип памяти для SSD лучше — NAND или 3D NAND – такой вопрос, друзья, мог стоять ещё пару лет назад. Но сейчас, в 2021 году память 3D NAND практически вытеснила NAND с рынка. Но если у вас всё же будет выбор – NAND или 3D NAND, берите последнюю. А вот если выбирать между конкретными технологиями 3D NAND, я бы посоветовал V-NAND от Samsung, у последних поколений этой памяти хорошие показатели скорости и износостойкости. Пока что на базе V-NAND SSD-накопители производит только сама Samsung. Но с накопителями этой компании есть свои нюансы, у Samsung, свои представления о типах памяти MLC и TLC. И об этом детально мы поговорим в конце статьи.
Мы разобрались, что NAND или 3D NAND — это всё конструкционные типы флеш-памяти накопителей, но храниться информация в NAND и 3D NAND может по разным технологиям: SLC, MLC, TLC, QLC. К примеру, есть накопители с памятью NAND MLC и NAND TLC, а есть 3D NAND MLC, 3D NAND TLC, 3D NAND QLC.
Типы флеш-памяти в зависимости от технологии хранения информации: SLC, MLC, TLC, QLC
В зависимости от технологии хранения информации типы флеш-памяти бывают SLC, MLC, TLC, QLC. Базово отличаются числом бит информации, которые хранит ячейка памяти. Каждому из этих типов памяти присущи определённые характеристики. Так:
-
SLC – это тип флеш-памяти, предусматривающий одноуровневую ячейку, в которой хранится только 1 бит информации. И это самый первый тип флеш-памяти SSD. Ему присущи качества хорошей износостойкости, надёжности, низкого энергопотребления, высокой производительности. Но из-за низкой плотности размещения данных в этой памяти накопители с большой ёмкостью стоят очень дорого. Потому SLC-память сегодня практически вытеснена с рынка типом памяти с более высокой плотностью размещения данных и, соответственно, более доступной по цене на Гб.
-
MLC – это тип флеш-памяти с двухуровневыми ячейками, в которых хранится по 2 бита информации. Имеет оптимальные показатели износостойкости, надёжности, энергопотребления и производительности. Стоит дешевле SLC-памяти.
-
TLC – это тип флеш-памяти с трёхуровневыми ячейками, в которых хранится по 3 бита информации. Имеет показатели износостойкости, надёжности, энергопотребления и производительности хуже, чем у MLC, но и стоит дешевле MLC.
-
QLC – это тип флеш-памяти с четырёхуровневыми ячейками, в которых хранится по 4 бита информации. Имеет показатели износостойкости и производительности ещё хуже, чем у TLC, и стоит ещё дешевле, чем TLC. Это относительно новый тип памяти, призванный сделать SSD с большим объёмом массово доступными и окончательно отправить HDD в прошлое.
Поскольку SLC-память не в корпоративном сегменте рынка практически не встречается, а QLC ещё не набрала оборотов и находится на стадии избавления от детских болезней, основными типами флеш-памяти в зависимости от технологии хранения информации, которые имеет смысл рассматривать, являются MLC и TLC. Память TLC вполне пригодна для массового использования: обычные пользователи не производят больших объёмов перезаписи данных, а быстродействие типично производимых ими операций на компьютере могут обеспечить технологии кэширования накопителей. Относительно недавно память MLC была предпочтительнее, но сейчас встречается редко, и это уже не та память, что была ранее. Ибо являет собой отбраковку от производства 32-слойной TLC 3D NAND. Непригодные к использованию в трёхбитовом режиме чипы производители перепрофилируют в двухбитовую MLC 3D NAND. Как результат такая память не сильно впечатляет характеристиками производительности и износостойкости. И ничем не лучше TLC 3D NAND. Но, помимо памяти, при выборе SSD нужно также учитывать прочие факторы, их мы рассмотрим в конце статьи.
3D XPoint – альтернатива флеш-памяти
И рассмотрим, друзья, ещё один тип памяти SSD — 3D XPoint, рассмотрим, правда, ради праздного интереса. Это новейший тип памяти твердотельных накопителей, таких немного на рынке, но вы уже на торговых площадках в Интернете можете встретить фильтр этого типа памяти. 3D XPoint – это не флеш-память, это совершенно новый тип энергонезависимой ячеечной памяти с механизмом записи информации в ячейки, базирующемся на изменении сопротивления материала. 3D XPoint потенциально быстрее флеш-памяти и более долговечна. 3D XPoint создана совместными усилиями компаний Intel и Micron, накопители на её базе Micron не имеют широкого распространения, а вот накопители Intel Optane на базе 3D XPoint присутствуют на рынке. Intel Optane – это SSD с интерфейсом PCI-E через разъёмы подключения M.2 и U.2. У отдельных из моделей на интерфейсе PCI-E 4.0 х4 колоссальнейшие скорости обработки данных: чтение – до 7200 Мб/с, запись – 6200 Мб/с. А вот Intel Optane с интерфейсом PCI-E 3.0 х4 обладают весьма заурядными способностями — обрабатывают данные не более 2500 Мб/с. Но, друзья, стоят накопители Intel Optane от 21 тыс. руб. за базовый объём на 100 Гб.
Тогда как Samsung 970 EVO Plus на 1 Тб (!) на базе флеш-памяти TLC 3D V-NAND с тем же интерфейсом PCI-E 3.0 х4 может максимально читать данные со скоростью до 3500 Мб/с, максимально записывать – до 3300 Мб/с. При этом стоит от 13 тыс. руб. А модель Samsung 970 EVO Plus с базовым объёмом на 250 Гб (правда, у неё скорость записи данных ниже – 2300 Мб/с) и вовсе можно купить от 4 тыс. руб.
Так что, друзья, на 3D XPoint смотрим пока что только как на наступающего на пяты производителям флеш-памяти монстра, который, возможно, в будущем будет потихоньку подбираться к их ценовым нишам и делать SSD-накопители на базе флеш-памяти ещё доступнее по цене.
Какой выбрать тип памяти для SSD
Ну и давайте подытожим: какой тип памяти для SSD лучше? Для домашнего использования оптимальные варианты памяти – 3D NAND MLC и 3D NAND TLC. Выбирая между ними двумя, предпочтение можно отдать 3D NAND MLC. Но нужно учитывать такие факторы как:
-
Во-первых, производители SSD могут оснащать свои устройства разными технологиями кэширования, улучшающими производительность накопителей. И на деле некоторые накопители с памятью TLC могут быть быстрее, чем те, что с памятью MLC;
-
Во-вторых, если вы покупаете SSD c интерфейсом SATA, то из-за ограничений пропускной способности самого интерфейса вы попросту не заметите разницы в скорости обработки данных между MLC и TLC. И также показатели энергопотребления и износостойкости у накопителей с TLC могут быть лучше, чем у накопителей с MLC. Здесь огромную роль будет играть новизна накопителя: более современные поколения накопителей с TLC могут быть лучше старых поколений накопителей с MLC.
-
В-третьих, не забываем о том, что первичный тип памяти 3D NAND, изготовляемой разными производителями, может так или иначе влиять на качества накопителя как конечного продукта.
Примечание: друзья, если для вас принципиально важен выбор SSD-накопителя, рекомендую выбирать более-менее зарекомендовавшую себя модель по итогам её фактических показателей работы. Бенчмарк-сервисов SSD, увы, немного, один из немногих – англоязычный сайт UserBenchmark. Там вы найдёте рейтинг SSD-накопителей и тесты их реальных скоростей работы. Ещё один бенчмарк-сервис, русскоязычный — на сайте крупной компьютерной компании НИКС. Там можно выбрать рейтинг накопителей по итогам разных программ, тестирующих SSD, можно сравнивать разные модели. И, подобрав с помощью бенчмарков несколько вариантов SSD для покупки, вы можете сделать окончательный выбор с учётом предпочтительности какого-то из типов памяти. Либо с учётом иных факторов.
Вот, например, на сайте НИКС я сравнил три накопителя компании Silicon Power одинакового объёма на 120 Гб. Один из них стоимостью 1789 руб. на базе памяти TLC. Два других на базе MLC, стоят 4120 руб. и 3094 руб., соответственно, в 2.3 и 1.7 раз дороже накопителя на базе TLC. Но общий индекс производительности у накопителя с TLC самый высокий из всей тройки – 11.60. За ним идёт накопитель с MLC подешевле с индексом производительности 8.10. И пасёт задних самый дорогой MLC-накопитель с индексом 7.40. Даже если предположить, что последний дольше проработает, за его стоимость вы купите 2 TLC-накопителя, и ещё останется на пиво.
Как перед покупкой узнать, какой тип памяти у SSD
Друзья, даже если на торговой площадке детально указываются типы памяти SSD, всё равно нужно уточнять информацию. На торговых площадках элементарно могут быть описки и неточности. По идее, я должен вам посоветовать заглянуть на официальный сайт производителя накопителя. И именно из первоисточника характеристик накопителя узнать всё о типах памяти. Но делать я этого не буду. Почему? Во-первых, у супербюджетных накопителей может не быть странички спецификаций на сайте производителя, как может и не быть самого сайта производителя. Во-вторых, друзья, увы, многие производители не говорят правду о характеристиках памяти накопителей: предоставляют информацию неполно, только в выгодном для себя свете. А иногда и просто тупо врут. Причём это касается не только стрёмных малоизвестных производителей, но и именитых компаний. Их попытки представить спецификации SSD в расчёте на неосведомлённого обывателя порой доходят до абсурда.
Вот, например, Kingston указывает только тип памяти 3D NAND. И не указывает тип MLC, TLC или QLC.
В таких случаях предлагаю отправляться на сайт упомянутой выше компании НИКС и смотреть характеристики накопителей в её базе. По тому же накопителю Kingston на НИКС нашлась информация, что тип памяти у него TLC. Ну и вот, собственно, этого и стесняется компания Kingston, скрывая эту деталь у себя на сайте.
И, кстати, чем ещё хороша база НИКС? Тем, что в части случаев указывает ресурс перезаписи данных TBW. Об том важном параметре молчат многие производители SSD, хотя, по идее, должны были бы освещать такого рода информацию.
Но, друзья, куда больше маркетинговой жести от производителя мы получим, если зайдём на страничку спецификаций накопителей Samsung серии Evo. Вот, например, страничка спецификаций SSD Samsung 970 Evo Plus на сайте Samsung. И здесь черным по белому написано, что тип памяти у накопителя V-NAND 3-bit MLC.
Выше мы говорили о том, что MLC – это тип памяти с возможностью записи в ячейки 2 бит информации. Если в ячейки записывается 3 бита информации, то это тип памяти TLC. Собственно, что и приводится в характеристиках на сайте НИКС с примечанием в виде отсылки на спецификации Samsung, в которых компания утверждает, что тип памяти у устройства некая 3-битная MLC.
Друзья, как минимум официально не существует такого типа памяти, как 3-битная MLC. Как и не существует 2-битной SLC или 4-битной TLC. У накопителей Samsung Evo тип памяти TLC и никак иначе. И так заявляет не только НИКС, но и программа AIDA64, которая в числе диагностических данных показывает типы памяти SSD.
Попытка Samsung выдать желаемое за действительное не есть хорошо, но не хотелось бы, друзья, умалять преимуществ Samsung Evo, это реально хорошие накопители за свои деньги, и это, кстати, реальный пример хорошей памяти TLC.
Если вы хотите перед покупкой SSD точно узнать, какие у него типы памяти, смотрите характеристики на сайте НИКС. Ну и если есть возможность продиагностировать накопитель, можете глянуть тип памяти в программе AIDA64.
Ctrl
Enter
Заметили ошибку
Выделите и нажмите Ctrl+Enter
Железо и периферия, Жёсткий диск
3D XPoint: какая лучше, MLC, QLC, TLC, Типы памяти SSD — 3D NAND