Flächendichte, Geschwindigkeit und Kostenstruktur

SLC oder eMLC – welcher Zellentyp ist der richtige für mich?

| Autor / Redakteur: Hermann Strass / Nico Litzel

Vergleich zwischen MLC und SLC
Vergleich zwischen MLC und SLC (Grafik: Wikipedia)

In professionellen Flash-Speichersystemen werden üblicherweise SLC- oder eMLC-Flash-Chips verbaut. TLC-Chips sind für den professionellen Einsatz und Rechenzentrumsbetrieb beim derzeitigen Stand der Technik ungeeignet.

Eine Flash-Speicherzelle hat im Unterschied beispielsweise zu Transistorschaltungen zusätzlich ein sogenanntes Floating-Gate zwischen Source (Zufluss, Quelle) und Drain (Abfluss, Senke). Das Gate (Tor, Gatter) zum Steuern dieser Anordnung ist natürlich ebenfalls vorhanden. Das Floating-Gate ist eine Art Behälter für Elektronen (Ladungsträger), der mit einem Dielektrikum isoliert ist.

Single Level Cell (SLC)

In einer Single Level Cell (SLC) wird ein Bit in Form von zwei Zuständen gespeichert. Die Zustände sind: viele Ladungsträger oder wenige (keine) Ladungsträger im isolierten Floating-Gate. Damit wird die Leitungsfähigkeit im Kanal zwischen Source und Drain beeinflusst. So kann der Wert eines Bits mit den beiden Zuständen „0“ oder „1“ beim Lesen oder Schreiben anhand der beiden zugehörigen Spannungspegel ermittelt werden.

Mulit Level Cell (MLC)

In einer Multi Level Cell (MLC) werden zwei Bit im Floating-Gate gespeichert. Das heißt, es sind die vier Werte 00, 01, 10 und 11 entsprechend der vier Spannungspegel zu unterscheiden. Da heutzutage nur noch eine sehr geringe Anzahl an Ladungsträgern im Floating-Gate gespeichert wird, sind die Differenzen zwischen den daraus resultierenden vier Spannungspegeln sehr viel kleiner als in einer SLC-Zelle.

Eine falsche Erkennung des Ladungszustandes ist damit viel wahrscheinlicher als bei einer SLC-Zelle. Bei den geringen Spannungsunterschieden machen sich kleine Temperaturunterschiede im Inneren des Chips oder Widerstandsunterschiede im Halbleitermaterial bedingt durch Herstellungstoleranzen schon sehr stark bemerkbar. Die Fehlerkorrekturverfahren sind also viel aufwendiger. Das reduziert die Speichermenge und Reaktionszeit. Die Schreib- und Lesegeschwindigkeiten sind deutlich niedriger.

Inhalt des Artikels:

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  • Seite 2: eMLC

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