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在設計使用NAND FLASH的系統時選擇適當的特性平衡非常重要。閃存控制器還必須足夠靈活以進行適當的權衡。選擇正確的閃存控制器對于確保閃存滿足產品要求至關重要。 NAND FLASH是一種大眾化的非易失性存儲器，主要是因為小型，低功耗且堅固耐用。盡管此技術適合現代存儲，但在將其列入較大系統的一部分時，需要考慮許多重要特性。這些特性適用于所有類型的存儲，包括耐用性和密度以及性能，每千兆字節價格，錯誤概率和數據保留。 閃存概述 閃存單元由修改的場效應晶體管（FET）組成，在控制柵極和通道之間的絕緣層中具有額外的“浮置”柵極。通過施加高壓將電荷注入到浮柵上（或從浮柵上去除）。這會改變打開晶體管所需的柵極電壓，該電壓代表存儲在單元中的值。這些單元的陣列構成一個塊，整個存儲器由多個塊組成。 由于浮柵完全被絕緣層包圍，因此即使斷電，也會保留存儲的數據。 NAND FLASH單元圖（在HyperstoneYoutube頻道上有詳細說明） 閃存陣列的簡化圖。黃色框突出顯示die，淺灰色為plane，深藍色為塊，淺藍色框則為page。該圖僅用于可視化層次結構，而不能按比例繪制。（HyperstoneYoutube頻道有更加詳細說明） NAND FLASH的關鍵挑戰是管理使用可用頁面寫入數據的方式。在將新數據寫入頁面之前，必須先擦除該頁面。但是，只能擦除包含許多頁面而不是單個頁面的整個塊。此過程很復雜，由單獨的設備（稱為閃存控制器）進行管理。控制器需要做大量工作才能最有效地利用閃存：管理數據的存儲位置和塊的重復使用方式。 閃存編程和耐久性 每次對單元進行編程和擦除時，浮柵下的絕緣層都會受到輕微損壞，從而影響存儲單元的可靠性。每個單元具備有限的保證編程擦除周期數量，這被稱為持久性。這種耐久性可有效測定存儲器的壽命。憑借閃存控制器，可以通過仔細管理塊的使用方式，達到最大限度化提高有限的耐用性，以確保它們均被平等地使用。這是由閃存應用的一種技術，稱為損耗平衡。盡可能減少開銷量也很重要，從而達到寫入放大。 內存的壽命也可以通過預留空間來延長，這會減少用戶可見的內存并增加備用內存。額外的容量在應用損耗均衡時提供更多靈活性，因為冗余容許有些塊無法用超出容量的塊來取代。但是由于增加冗余塊會降低有效存儲容量，因此反過來會增加每位的有效成本。 增加存儲密度 選擇存儲技術時，考慮的主因之一是管理每GB的成本。硅芯片的制造成本幾乎完全取決于面積，而不是功能。因此可以通過提供特定容量所需的面積來降低每GB閃存的成本。最可行的辦法是通過轉往更小的制造工藝來減小存儲單元的尺寸。但是閃存的物理性質限制了這種縮放比例，因此閃存供應商已轉向其他方法來提高密度。 第一步是在每個存儲單元中存儲兩位而不是一個位。這就是所謂的多級單元（MLC）閃存。從那時起就已經制造出在三級單元（TLC） 中存儲三位并且在四級單元（QLC）中存儲四位的閃存。內存的原始類型現在稱為單級單元（SLC）。 |
