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nand与mlc MLC与TLC同根生，Intel 3D NAND技术大揭秘

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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MLC与TLC同根生，Intel 3D NAND技术大揭秘

现在每一个闪存厂家都在向3D NAND技术发展，我们之前也报道过Intel 3D NAND的一些信息，昨天5月14日，Intel & Richmax举办了一场3D Nand Technical Workshop技术讲解会，在会议上Intel的技术人员给在场人员具体的讲解了Intel 3D NAND的计划以及一些技术上的细节。

3D NAND的好处自然就是能够比现在的闪存提供功能大的存储空间，存储密度可以达到现有闪存的三倍以上，未来甚至可以做出10TB以上的2.5寸SSD出来。另外还有一个重要特性，就是（每单位容量）成本将会比现有技术更低，而且因为无需再通过升级制程工艺、缩小cell单元以增加容量密度，可靠性和性能会更好。

Intel在现在2D NAND时代是没有做TLC闪存的，但是在即将到来的3D NAND时代，Intel将推出自己的TLC闪存，另外还有一个非常重要的就是，TLC与MLC其实都是同一块芯片，这点和现在三星的3D NAND差不多，Intel的客户可以根据自己的需求选择闪存是工作在MLC模式还是TLC模式。在MLC模式下每Die容量是256Gb，而TLC模式下每Die容量是384Gb。

Intel 3D NAND目前会使用32层堆叠，电荷存储量和当年的50nm节点产品相当，第二第三代产品依然会保持这样的电荷量，以保证产品的可靠性，会议上并没有明确说明3D NAND到底是使用那种工艺，只说了用的是50nm到34nm之间的工艺。

Intel的3D NAND代号是L06B/B0KB

L06B是MLC产品的代号 ，采用ONFI 4.0标准，Die Size 32GB，16k Page Size，使用4-plane设计，虽然会带来额外的延时，但同时也提供了比目前常见的2-plane设计闪存高1倍的读写吞吐量，闪存寿命是3000 P/E。

B0KB则是TLC产品的代号 ，由于是同一芯片所以许多东西都是L06B一样，当然容量、性能与寿命什么的肯定不同，Die Size 48GB，闪存寿命是1500 P/E，由于是TLC所以需要ECC标准是更高的LDPC。

Intel 3D NAND全部会使用132-Ball BGA封装，L06B可以从256Gb（32GB）到4096Gb（512GB）的产品，具体的请看上表，不过这款闪存的CE数其实是可以调的，这样可以更容易的做出更大容量的SSD。

闪存有三种工作模式

MLC工作的模式有2-pass和1-pass两种编程模式，默认的是2-pass编程模式，第一次编程lower page的数据写入到NAND阵列里面，而第二次编程则会把upper page的数据写入。

而1-pass编程模式的意思当然就是指一次编程就把lower page与upper page的数据都写入到NAND阵列里面，这样可以节省15%的编程时间，但是用这种算法的话闪存寿命会比两步编程模式时低一些，低多少并没有具体说明。

而TLC的编程算法则要复杂很多了，第一步和MLC的一步编程模式相类似，就是直接把lower page与upper page一齐写入到NAND阵列里面，第二步则是写入extra page的数据，由于算法复杂，第二部编程时需要对数据进行ECC校验。

上面所说闪存的2-pass MLC、1-pass MLC与TLC工作模式是可以用使用指令随时切换的，这对厂家来说闪存的使用会变得非常灵活，当然了产品的用户是不能这样乱改工作模式的。

至于Intel的3D NAND什么时候会开始供应，今年Q3中旬会开始相各个合作伙伴提供测试样品，MLC/TLC的都有，2015年Q4末开始大规模供货，产品的定价会根据那时的市场情况再决定。

三星和英特尔对彪技术 Z-NAND原是MLC闪存模拟

三星是一家标榜技术与时尚的公司，作为韩国的国家支柱，三星在多个领域取得世界领先的地位。不过有些时候三星也不得不向业界大佬低头，比如最近三星公开讨论的Z-SSD，在关键技术指标上落后于英特尔的Optane傲腾，未来几年只能以低价拼市场。

使用革命性3D XPoint技术的傲腾以超低延迟给企业级应用带来近似内存的性能，占领高端往往意味着技术压制。三星并没有能够与3D XPoint介质相匹敌的新类型闪存，它选择利用当前已经在消费级市场边缘化的MLC闪存去模拟SLC使用——正如三星850Pro在做的那样，只不过新闪存进行了更多的优化，以期获得追赶Intel傲腾的资本。三星将这项技术称之为Z-NAND。

在关键性的延迟指标上，使用Z-NAND的SZ985比使用3D XPoint的Optane DC P4800X慢一倍左右，尽管在随机读写IOPS上领先于对手，但包括Tom’s Hardaware在内的外媒对此提出了质疑：三星没有披露这个随机读写IOPS是在何种条件下取得的——极有可能只是纯读取或纯写入最理想情况下的表现，而在真正使用环境下混合读写会有明显掉速，正如其他NAND闪存固态硬盘的表现一样。

耐久度方面，三星SZ985给出了30 DWPD的指标，同Intel Optane持平，这意味着它可以在保修年限内每天覆盖写入全盘容量的30倍数据。不过这个参数并不足以令人吃惊：毕竟使用2D eMLC闪存的企业级固态硬盘当前已能达到25 DWPD，将MLC以SLC模式使用对耐久度提升有一定帮助，但还不足以达到真正SLC闪存的水平。

除了持续读写带宽、随机读写IOPS等指标之外，三星还以RocksDB数据库应用性能的形式披露了使用Z-NAND的SZ985与使用3D TLC的PM1725a的性能差距：

对比来看的性能差距虽然很明显，但三星显然找了一个比较弱的选手，用MLC模拟SLC闪存去对比TLC闪存显然缺少了一些惊艳。另外根据三星披露的性能数据，Z-NAND在低队列深度下延迟优秀，但随着IOPS上升到700K之后延迟会急剧上升，甚至会比当前3D TLC还要慢。注意下图数据只是4K纯随机读取，并未掺杂分毫写入，也就是实际应用中几乎不存在的绝对理想状态，这也从侧面印证了SZ985的IOPS水分。

三星采用传统闪存技术制造Z-NAND意味着比3D XPoint更低的研发成本，既然在性能上拼不过对手，那就打性价比牌吧！当年为了和Intel 750拼抢第一消费级NVMe固态硬盘的名头，三星先拿出的是AHCI版的SM951（真正NVMe版本晚于750上市），要抢个第一容易嘛？！

技术方向没有对错，谁能获得成功取决于谁更能满足用户的需求并为用户创造更多的价值，消费级固态硬盘中也有着相似的道理，有些盘虽然性能不是顶尖，但更低的价格、足够用的性能，一样能获得用户的青睐。

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三星和英特尔对彪技术 Z-NAND原是MLC闪存模拟

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