Was ist NAND-Flash?

Was ist NAND-Flash?

NAND-Flash ist die Technologie, die Solid-State-Laufwerke möglich macht. Im Gegensatz zu einer Festplatte, die Daten auf rotierenden magnetischen Platten speichert, speichert NAND-Flash Daten in Millionen winziger Speicherzellen. Jede Zelle ist ein Transistor, der eine elektrische Ladung halten kann. Das Vorhandensein oder Fehlen einer Ladung repräsentiert eine 1 oder eine 0, die binäre Sprache, die Computer verstehen.

Der Transistor in einer NAND-Zelle hat eine spezielle Schicht, das Floating-Gate, die von einem Isoliermaterial umgeben ist. Wenn Sie eine Spannung anlegen, tunneln Elektronen durch den Isolator und werden im Floating-Gate eingefangen. Diese eingefangene Ladung ändert die Schwellenspannung des Transistors, die gemessen werden kann, um die gespeicherten Daten auszulesen. Die Isolierung ist gut, aber nicht perfekt, weshalb NAND-Zellen schließlich verschleißen.

NAND ist in Seiten, Blöcke und Ebenen organisiert. Eine Seite ist die kleinste Einheit, die gelesen oder geschrieben werden kann, typischerweise 16 KB. Ein Block enthält viele Seiten, typischerweise 256 oder mehr. Wichtig ist, dass Sie eine Seite nicht direkt überschreiben können. Sie müssen den gesamten Block zuerst löschen und dann die neuen Daten schreiben. Deshalb benötigen SSDs einen Controller, der Garbage Collection und Wear Leveling verwaltet.

Der NAND-Typ bestimmt, wie viele Bits jede Zelle speichern kann. SLC speichert ein Bit pro Zelle, MLC zwei, TLC drei und QLC vier. Mehr Bits pro Zelle bedeuten niedrigere Kosten und höhere Kapazität, aber auch langsamere Geschwindigkeiten und geringere Haltbarkeit. Der Controller im SSD muss härter arbeiten, um die verschiedenen Ladungsniveaus in Mehrbit-Zellen zu unterscheiden.

Moderne SSDs verwenden 3D-NAND, das Zellen vertikal in Schichten stapelt, anstatt sie nebeneinander zu platzieren. Dies erhöht die Dichte, ohne die Zellen zu verkleinern, was sie weniger zuverlässig machen würde. Aktuelles 3D-NAND hat über 200 Schichten, und Hersteller arbeiten auf 500 Schichten oder mehr hin. Mehr Schichten bedeuten günstigere, schnellere und zuverlässigere SSDs.