Advanced-MLC-Technologie für NAND-Flashspeicher

Redakteur: Margit Kuther

Dieser Artikel beleuchtet die aMLC-Architektur sowie die Vorzüge und Anwendungsbereiche, die aMLC für NAND-Flashspeicherprodukte bietet.

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ATP aMLC eignet sich für schreibintensive oder performanceabhängige Anwendungen
ATP aMLC eignet sich für schreibintensive oder performanceabhängige Anwendungen
(ATP Electronics)

Lebensdauer, Leistung und Datenerhalt sind wichtige Faktoren für ein NAND- Flashspeicher-Device, um die hohen Anforderungen im industriellen Einsatz erfüllen zu können, werden jedoch oftmals aufgrund der höheren Kosten im Zusammenhang mit SLC-NAND-Flashkomponenten beeinträchtigt. Mit aMLC (advancedMLC) stellt ATP eine neue Lösung für höhere Produktzuverlässigkeit und Leistung sowie optimierte Gesamtkosten für eine NAND-Flash-Speicherlösung vor.

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Grundlagen der MLC- und aMLC-Technologie

Bild 1 zeigt die Verteilung der Vth-Zustände von Speicherzellen in einer Seite/einem Sektor in der MLC-Technologie. Geht man davon aus, dass die Anzahl der Speicherzellen jedes Datenmusters in einer Seite/einem Sektor gleich ist, weisen die Vth-Zustände – „11“, „10“, „00“ und „01“ – des Datenmusters eine Gaußsche Verteilung auf. Auch der Störabstand von einem Vth-Zustand zum nächsten ist nahezu identisch. Unter Berücksichtigung der Schreib-Löschzyklen-Begrenzung auf 3K in der MLC-Technologie ist dies proportional zum Störabstand.

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Zuverlässigkeit hängt vom Störabstand ab

Eine höhere Zuverlässigkeit der MLC-Technologie, besonders angesichts der Begrenzung auf 3K P/E-Zyklen, hängt in hohem Maße vom Störabstand ab. Wenn dieser optimiert wird, können auch die P/E-Zyklen verbessert werden. Durch den Einsatz ausgereifter Firmware lassen sich vier Zustände in zwei zusammenfassen. Bild 2 zeigt die ideale Verteilung der Vth-Zustände von Speicherzellen in der aMLC-Technologie. Durch Zusammenfassen der Zustände „10“ und „01“ in„1“ und „0“ ergeben sich größere Störabstände zwischen „1 und „0“, längere P/E-Zyklen sowie ein optimierter Datenerhalt.

Vorzüge der aMLC-Technologie

Bild 3 vergleicht Lebensdauer, Leistung und Datenerhalt der aMLC- mit anderen Technologien. Die typische Lebensdauer eines SLC-Speichers liegt zwischen 60K und 100K P/E-Zyklen; die eines Client-Grade MLC-Speichers bei etwa 1,5K - 3K P/E-Zyklen. Bei einem Enterprise-Grade MLC-Speicher (eMLC) beträgt die Lebensdauer etwa 10K; dies geht jedoch auf Kosten von Leistung/ Datenerhalt – diese sind nur noch halb so hoch wie bei einem Client-Grade MLC-Speicher. ATP aMLC bietet eine Lebensdauer von mindestens 40K, da es zu keiner Beeinträchtigung der Leistung/Datenhaltung kommt. Die Daten für ATP aMLC wurden anhand echter NAND-Flashdaten validiert, die in Inhouse-Tests auf IC- und Speichereinheit-Ebene durchgeführt wurden.

Video: ATP auf der embedded world 2015

100% Burn-in-Tests auf Produktionsebene

ATP arbeitet bei allen aMLC-Produkten mit sehr hochwertigen NAND-ICs sowie 100% Burn-in-Tests auf Produktionsebene. Zu den ATP aMLC-Produktlinien gehören 2,5“ SSDs, SlimSATA und mSATA mit flexiblen Speicherdichten von 8 - 64 GB, um verschiedenste Formfaktoren und Speicherdichten abzudecken. Die Flexibilität bei der Speicherdichte unterstreicht die Vorzüge der Technologie – eine 13-mal längere Lebensdauer gegenüber herkömmlichen MLC-NAND-Produkten, dreimal schnelleres Schreiben sowie ein fünfmal besser Datenerhalt.

Die durchschnittlichen Speicherdichten erfüllen die Anforderungen der Industrie bezüglich schreibintensiver bzw. leistungsabhängiger Applikationen, z.B. Booten, schnelles Back-up bei plötzlichem Stromausfall, Datenlogging, Überwachungsnetze oder Caching im Unternehmensbereich.

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