HET MLC: MLC potenziato o SLC impoverito?
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La memoria High Endurance Technology MLC è piuttosto recente, sia come termine sia come tecnologia. Come abbiamo detto secondo Intel l'HET permette di creare memorie MLC più durature, alla pari della SLC. Un risultato che si ottiene in due modi:
- die-screening: una selezione minuziosa dei chip con la migliore qualità in fabbrica
- Aumentare il ciclo di programmazione della pagina (tProg).
Queste due caratteristiche definiscono una eMLC (enterprise MLC). In altre parole HET non è nient'altro che un termine di marketing. Micron ci ha detto che la selezione dei chip migliori (die screening) porta nel migliore dei casi a una resistenza doppia alla rottura, ma l'azienda parla di una tolleranza dell'eMLC sei volte maggiore alla MLC consumer. A fare la differenza è l'incremento del ciclo di programmazione della pagina, che potenzialmente può aumentare la resistenza di un fattore di due o tre.
| Litografia 3x nm | SLC | MLC | eMLC |
|---|---|---|---|
| Bit/Cella | 1 | 2 | 2 |
| Durata (cicli P/E) | 100 000 | 5 000 | 10 000 - 30 000 |
| ECC | 8b/512B | 24b/1KB | 24b/1KB |
| tProg | 0.5 ms | 1.2 ms | 2 - 2.5 ms |
| tErase | 1.5 - 2 ms | 3 ms | 3 - 5 ms |
| Prestazioni nel tempop | Constanti | Degradate | Degradate |
Il die-screening sembra un modo facile – e costoso – di scegliere le memorie migliori senza compromettere le prestazioni, aumentare il tempo che serve per programmare una pagina non sembra una soluzione molto stimolante. La ragione sta nella differenza tra NAND MLC ed SLC.
Una NAND SLC archivia un bit per cella, che quindi ha valore zero oppure uno. La memoria MLC archivia fino a due bit per cella, per un totale di quattro possibili combinazioni. Un vantaggio evidente, che però ha anche un costo.
La memoria Flash è molto sensibile alla tensione, e non basta raddoppiare la tensione di alimentazione per passare da uno stato all'altro, tra quelli possibili (due nella SLC, quattro nella MLC). Infatti ogni stato corrisponde all'applicazione di una tensione diversa, come potete vedere dal grafico, e quindi per usare una MLC ci vuole una programmazione più complessa e raffinata. Con quattro stadi possibili invece di due, la memoria MLC ha bisogno di cariche e tensioni più precise per funzionare bene
In un SSD i cicli di lettura e scrittura hanno un numero finito proprio per questa ragione, perché con il passare del tempo la memoria NAND perde sensibilità , e quindi applicare le tensioni corrette non ha più l'effetto desiderato. Sono tre le cause principali che provocano la degradazione della cella Flash:
- degradazione degli ossidi, che porta alla perdita di carica
- sovra-programmazione causata da passaggi di programmazione irregolari
- programmazione di celle cancellate adiacenti a causa di un numero elevato di letture o scritture
Di conseguenza nel tempo il disco sperimenta problemi di ritenzione dei dati e di scrittura o, in breve, si consuma. Non è un problema sui dischi SLC perché hanno un solo punto di riferimento. Con la memoria MLC le cose sono del tutto diverse, e per questo estendere il ciclo di programmazione della pagina ha un peso pronunciato sulla resistenza.
In sostanza ci vuole più tempo per inviare una carica precisa alla cella MLC, quindi è più probabile trovarsi a scrivere in una cella con una finestra temporale limitata. Allo stesso tempo così si creano punti di riferimento più grandi. Ne risulta una memoria più resistente all'usura, ma anche meno prestante, ed ecco perché con le scritture casuali l'Intel SSD 710 si ferma a 2700 IOPS.
