Multi-Level-Cell-NAND-Flash für den Massenmarkt Was ist Consumer-MLC (cMLC)?

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Consumer-MLC ist eine Kategorie von Multi-Level-Cell-Flash-Speicher. Sie ist für den Einsatz in Massenmarktprodukten vorgesehen. Wie für MLC-NAND-Flash üblich, speichert eine Zelle mehr als nur ein Bit an Informationen. Consumer-MLC-Flash hat eine höhere Speicherdichte und ist günstiger als Single-Level-Cell-Flash (SLC-Flash), erfordert aber höheren Aufwand beim Lesen und Scheiben und erreicht weniger Schreibzyklen. Für professionelle Anwendungen gibt es speziellen Enterprise-MLC-Speicher.

Die Abkürzung für Consumer-MLC lautet „cMLC“. Es handelt sich um eine Kategorie von Multi-Level-Cell-Flash-Speicher, die für den Einsatz im Privatkundensektor und Massenmarkt vorgesehen ist. Consumer-MLC speichert, wie für Multi-Level-Cell-Flash üblich, mehr als nur ein Bit an Informationen (in der Regel zwei Bit) pro Zelle. Dadurch hat der Flash-Speicher eine höhere Speicherdichte und ist günstiger. Allerdings muss größerer Aufwand beim Schreiben und Lesen der Speicherzellen betrieben werden, und es werden weniger Schreibzyklen erreicht. Letztlich sinkt die Lebens- und Nutzungsdauer des Halbleiterspeichers.

Da im Comsumer-Bereich der Fokus aber nicht auf Langlebigkeit, sondern mehr auf preislichen Aspekten liegt, kommt üblicherweise günstiger cMLC-Flash-Speicher in Massenmarktspeichern wie USB-Sticks, SSD-Laufwerken, Speicherkarten oder Speichern für Smartphones, Digitalkameras, Media-Player und andere Geräte zum Einsatz. Für professionelle Einsatzbereiche, in denen hoher Wert auf Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und die Unterstützung vieler Schreibzyklen gelegt wird, gibt es speziell optimierten Enterprise-MLC-Speicher (eMLC).

Grundsätzliche Unterscheidung zwischen SLC und MLC

cMLC-Flash gehört zur Kategorie von Multi-Level-Cell-Flash. MLC-Flash ist ein nichtflüchtiger, halbleiterbasiert arbeitender Speicher, der im Gegensatz zu Single-Level-Cell-Flash (SLC-Flash) mehr als nur ein Bit an Informationen pro Zelle speichert. In der Regel sind es zwei Bit je Speicherzelle, die über vier verschiedene Ladungszustände abgebildet sind. Manchmal wird der Begriff „Multi-Level-Cell“ aber auch als Sammelbegriff für Speicherzellen mit noch mehr Bit Speicherkapazität wie für Triple-Level-Cells (TLCs) oder Quadruple-Level-Cells (QLCs) verwendet. Bei cMLC-Flash für den Massenmarkt kann man von zwei Bit Speicherkapazität je Zelle ausgehen.

cMLC-Flash hat eine höhere Speicherdichte als SLC-Flash, erfordert aber eine feinere Dosierung der Ladungsmenge beim Beschreiben einer Zelle und eine genauere Auswertung des Ladungsniveaus beim Lesen einer Zelle. Die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten sind daher im Vergleich zu SLC-Flash reduziert. Zudem ist MLC-Flash empfindlicher gegenüber Ladungsverlusten und hat eine höhere Wahrscheinlichkeit für Bitfehler. Die Anzahl der maximal möglichen Schreibzyklen ist deutlich geringer als bei SLC-Flash.

Abgrenzung zu Enterprise-MLC (eMLC)

Sowohl Enterprise-MLC (eMLC) als auch Consumer-MLC bieten gegenüber SLC den Vorteil der höheren Speicherdichte. Der Preis pro Bit Speicherkapazität ist geringer als bei SLC. Professionelle Anwendungen im Enterprise-Umfeld erfordern aber Speichergeräte mit hoher Qualität. Beschränkungen im Bereich der Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Anzahl der Schreibzyklen und Bitfehlerwahrscheinlichkeiten sind nur begrenzt hinnehmbar. Aus diesem Grund haben einige Flash-Speicher-Hersteller sogenannten Enterprise-MLC entwickelt, der mehr Schreibzyklen erreicht und eine längere Lebensdauer hat. Beispielsweise liegen typische Schreibzyklenwerte von cMLC bei ungefähr 3.000 bis 10.000 Schreibvorgängen, während eMLC typischerweise 20.000 bis 30.000 Schreibvorgänge unterstützt.

Erreicht wird das durch verschiedene Software-Verfahren und technische Optimierungen des Flash-Speichers wie spezielle Bitfehler-Algorithmen, Überprovisionierung, Wear-Leveling, weiterentwickelte Controller und anderes. eMLC erreicht in der Regel zwar nicht die Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit von SLC, bietet aber ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis.

Typische Einsatzbereiche von cMLC

Typische Einsatzbereiche von Consumer-MLC sind Produkte für den Massenmarkt wie:

• USB-Speichersticks,

• SSD-Laufwerke,

• Speicherkarten,

• Speicher für Smartphones, Digitalkameras, Media-Player und andere elektronische Geräte.

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