Cos'è la NAND Flash?

Cos'è la NAND Flash?

La NAND flash è la tecnologia che rende possibili le unità a stato solido. A differenza di un disco rigido, che memorizza i dati su piatti magnetici rotanti, la NAND flash memorizza i dati in milioni di minuscole celle di memoria. Ogni cella è un transistor che può trattenere una carica elettrica. La presenza o l'assenza di carica rappresenta un 1 o uno 0, il linguaggio binario che i computer comprendono.

Il transistor in una cella NAND ha uno strato speciale chiamato gate flottante, circondato da un materiale isolante. Quando si applica una tensione, gli elettroni attraversano l'isolante per tunneling e rimangono intrappolati nel gate flottante. Questa carica intrappolata modifica la tensione di soglia del transistor, che può essere misurata per leggere i dati memorizzati. L'isolamento è buono, ma non perfetto, motivo per cui le celle NAND alla fine si usurano.

La NAND è organizzata in pagine, blocchi e piani. Una pagina è l'unità più piccola che può essere letta o scritta, tipicamente 16 KB. Un blocco contiene molte pagine, tipicamente 256 o più. La cosa importante è che non è possibile sovrascrivere direttamente una pagina. È necessario cancellare l'intero blocco prima, poi scrivere i nuovi dati. Questo è il motivo per cui gli SSD necessitano di un controller che gestisca la garbage collection e il wear leveling.

Il tipo di NAND determina quanti bit ogni cella può memorizzare. SLC memorizza un bit per cella, MLC due, TLC tre e QLC quattro. Più bit per cella significano costo inferiore e maggiore capacità, ma anche velocità più lente e minore resistenza. Il controller nell'SSD deve lavorare di più per distinguere tra i diversi livelli di carica nelle celle multi-bit.

Gli SSD moderni utilizzano la NAND 3D, che impila le celle verticalmente in strati invece di posizionarle una accanto all'altra. Questo aumenta la densità senza ridurre le celle, che le renderebbe meno affidabili. L'attuale NAND 3D ha oltre 200 strati e i produttori stanno lavorando verso 500 strati o più. Più strati significano SSD più economici, più veloci e più affidabili.