Was bedeutet MLC?
MLC bedeutet Multi Level Cell und beschreibt eine spezielle Art von NAND-Flashspeichern. Diese Speicherzellen können zwei Bit pro Zelle speichern. Damit haben Sie eine wesentlich höhere Speicherdichte als Single Level Cells (SLC) mit einem Bit pro Zelle. MLCs benötigen weniger Chipfläche bei gleicher Kapazität und sind ideal für leseintensive Speicheranforderungen.
Inhaltsverzeichnis
- Allgemeine Informationen über Multi Level Cells
- Die Geschichte und Entwicklung des Multi Level Cells
- Wie wird der MLC angewendet?
Allgemeine Informationen über Multi Level Cell
Multi Level Cells arbeiten mit mehreren diskreten Ladungsniveaus, sodass die hinterlegte Ladungsmenge in der Speicherzelle sehr fein dosiert werden muss. Auch beim Lesen ist eine genauere Auswertung notwendig als bei einer SLC.
Eine vierpegelige MLC-Zelle kann zwei Bit pro Zelle speichern und damit vier Zustände unterscheiden:
- 00: voll programmiert
- 01: teilweise programmiert
- 10: teilweise gelöscht
- 11: vollständig gelöscht
Der vermutlich größte Nachteil der Multi-Level-Cell-Technologie ist der extrem hohe Aufwand beim Auslesen des Ladungspegels. Dadurch reduzieren sich die Schreib- und Lesegeschwindigkeiten deutlich. Ebenfalls nachteilig ist
die geringere Anzahl möglicher Schreibzyklen: Lediglich 3.000 bis 10.000 Zyklen lassen sich bei herkömmlichen MLC-Flashspeichern abbilden. Da mehr Bit als bei einer SLC auf einer Zelle gespeichert werden, steigt zusätzlich die Fehlerrate.
Ein Lösungsansatz sind Error Correction Codes (ECC) – zu Deutsch: Fehlerkorrekturverfahren. Die meisten Hersteller arbeiten mit dem BCH-Code, benannt nach den Entwicklern Bose, Chaudhuri und Hocquenghem. Er eignet sich für Fehlerkorrekturen von mehreren Ein-Bit-Fehlern in längeren Datenworten.
Geschichte und Entwicklung der Multi Level Cell
Als Basis für die Entwicklung der Multi Level Cell diente die Single Level Cell. Das Problem: Trotz Miniaturisierung konnte die SLC auf Dauer nicht mit anderen Speichertypen konkurrieren. Deshalb musste eine neue Lösung gefunden werden. Das gab den Anstoß für die Weiterentwicklung zur Multi Level Cell.
Obwohl der Begriff „multi“ wörtlich übersetzt „mehrere“ bedeutet, ist in Bezug auf Speicherzellen fast immer eine Zwei-Bit-Zelle mit vier möglichen Zuständen gemeint. Darüber hinausgehende Architekturen werden mit Triple Level Cell (TLC) oder Quadruple Level Cell (QLC) bezeichnet.
Zur Kompensation der geringeren Schreibzyklen im Vergleich zur SLC wird aktuell die eMLC-Technik eingesetzt. Die sogenannten eMLC-Zellen schaffen 20.000 bis 30.000 Schreibzyklen – also das Doppelte bis Dreifache von herkömmlichen MLCs.
Wofür werden Multi Level Cells in der Praxis genutzt?
Prinzipiell ist die Multi-Level-Cell-Technologie vor allem für Anwendungen mit hohem Speicherbedarf geeignet. Dank ihres günstigen Preises – im Vergleich zu SLCs – lassen sich damit auch hohe Speicherkapazitäten kostensparend anschaffen.
Doch Achtung: Wird bei der Speicherkapazität von MLCs in der Praxis sehr knapp kalkuliert, kann die vergleichsweise kurze Haltbarkeit zum Problem werden. Deshalb bieten sich überdimensionierte MLC-Speicher an. Sie sind langlebiger, da Schreib- und Lesezugriffe auf mehr NAND-Zellen verteilt werden können. Die volle Kapazität wird also nicht ausgeschöpft.
Am häufigsten werden Multi Level Cells für große Flash-Speicherkarten eingesetzt. Doch auch USB-Sticks und MP3-Player arbeiten zum Teil mit dieser Technologie.
Quellenangaben
