Vad är TLC och varför har det kortare livslängd?

TLC-baserade SSD-enheter är här för att stanna. Och varför inte? Prestandan är inte så mycket sämre än vad MLC-baserade enheter har och det ger oss mer lagring för våra hårt förtjänade slantar. Det finns dock en sak som fortfarande får vissa att skruva på sig, och det är livslängden. Trots att vi gång på gång på gång visar att TLC-NAND räcker mer än väl för de allra flesta, även entusiaster och proffs. Vi bestämmde oss därför att göra ett litet test för att se hur lång tid som en TLC-baserad SSD enhet håller. Om du arbetar med din dator normalt varje dag, hur länge räcker den egentligen?

Detta är inte bara intressant i dagsläget utan även för framtiden. I dag så finns det bara två företag som säljer TLC-baserade SSD enheter (Samsung och Sandisk). Men under 2015 så vet vi att det är flera andra tillverkare på gång och i framtiden så kommer nog de flesta mainstream och budgetenheter att använda sig av just TLC.

Varför TLC och vad är det?

SSD-enheter lagrar data i så kallat NAND-flash. NAND-flash består av miljontals celler (flytgrind-transistorer). Cellen är uppbyggd av två stycken grindar som är isolerade från varandra med hjälp av ett tunnt oxidlager. När man lägger en spänning över en av grindarna så flyter elektroner genom det isolerande oxidlagret. Denna process kallas för fuowler-nordheim-tunnling. Med den här processen så kan man ”lagra” data i from av olika stora mängden elektroner. För att programmera en cell så lägger man en späning på kontroll-grinden (control-gate i bilden) så flyter elektroner uppåt och fasnar i flyt-grinden. Om man istället lägger spänning på kanalen (Channel i bilden) så kommer alla elektroner att flyta tillbaka och ”tömma” flytgrinden på all data. Det är också därför som nand-flash måste radera skriven data innan man kan skriva nytt. Elektronerna (datan) kan lagras i flytgrinden i flera år utan att någon av dem försvinner. Detta på grund av att flytgrinden är helt isolerad från resten av komponenterna.

För att läsa den data som är programmerad så lägger man en högre spänning på kontroll-grinden och serhur pass bra som transistorn leder. Om spänningen som läggs på kontrollgrinden är detsamma som går igenom transistorn så är inga elektroner lagrade i fly-grinden och då har cellen en logisk 1:a. Om det däremot finns elektroner i flyt-grinden så blir spänningen lägre än vad som läggs på kontrollgrinden, och då är cellen programmerad med en logisk 0:a. Huruvida resultatet är 1 ellr 0 bestäms av olika tröskelvärden. När det gäller SLC så använder man endast 4 olika tröskelvärden (mellan V1 och V2 så är värdet på cellen 1, mellan V3 och V4 så är värdet 0). När det gäller MLC och TLC så använder man sig istället av 8 respektive 16 olika tröskelvärden istället, som illustreras av bilden här nedan.

Problemet är att när man använder denna teknik för att skicka data genom ett oxid-lager så kommer en del elektroner att fasna. Detta gör att även om du raderar cellen så kommer det fortfarande sitta kvar några elektroner i oxidlagret och dessa gör då att cellen gradvis bygger upp en negativ laddning som i sin tur påverkar den spänning som används för att läsa av cellen. Detta gör att man måste applicera högre spänning under längre tid för att kunna läsa av den data som ligger lagrad i varje cell, vilket i sin tur sliter ut oxidlagret ännu mer.

SLC har inte så stort problem med detta. Eftersom det endast finns 4 värden som måste få plats inom ett visst spänningsspann så behöver inte spänningen vara så nogrann. Det kan skilja ganska mycket från en läsning till en annan och cellen kan fortfarande läsas av rätt. När vi går över till MLC så blir det svårare. Då måste spänningen vara ganska nogrann för att vi ska kunna få ut rätt värde och givetvis så blir problemet ännu större med TLC.

Problemet blir dessutom ännu större ju mindre tillverkningsteknik man använder. Vi är nu nere mellan 16 och 19 nanometer på minneskretsar som tillverkas idag. Detta gör att spänningen i en cell har börjat påverka den cellen som ligger brevid. I dagsläget så löser man detta genom att använda sig en betydligt mer ECC än tidigare och frmaförallt så har dagens kontrollerkretsar blivit betydligt smartare och kan i viss mån kompensera för NAND-flash av sämre kvalité.

Innehåll

Annons

36
Leave a Reply

Please Login to comment
36 Comment threads
0 Thread replies
1 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
18 Comment authors
Glaring_MistakejohnjensenC-J-Tjalve-Förstemejlaren Recent comment authors
  Subscribe  
senaste äldsta flest röster
Notifiera vid
Morkul
Medlem
Morkul

Riktigt intressant att ni gör desa tester!

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Morkul”]Riktigt intressant att ni gör desa tester![/quote]
Ja det ska bli intressant. Jag är själv sugen på att se hur bra samsungs v-nand verkligen är.

Är det några oklarheter eller något ni vill vi ska ha extra boll på,så säg till.

Niklas
Medlem
Niklas

”Vi vill också passa på att tacka Sandisk och Samsung för att de låter oss ta sönder deras saker.”

Var ju snällt av dem att ni får paja deras saker! 😆

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Niklas Hansen”]”Vi vill också passa på att tacka Sandisk och Samsung för att de låter oss ta sönder deras saker.”

Var ju snällt av dem att ni får paja deras saker! :lol:[/quote]
Haha. Ja jag tyckte det var lämpligt att tacka dem. Det var inte alla tillverkare som blev lika glada när vi frågade 😉

OldschoolWarfare
Gäst
OldschoolWarfare

Uppdateras siffrorna manuellt eller automatiskt?

aril
Gäst
aril

Ursäkta, jag må vara trög… men kommer testet ta åratal innan enheterna börjar dö?
Lite oklart hur långt tid det tar att köra denna ”3-dagars simulering”?

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”OldschoolWarfare”]Uppdateras siffrorna manuellt eller automatiskt?[/quote]
Allt sköts automatiskt. Annars hade jag nog fått ta lång semester 🙂

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”aril”]Ursäkta, jag må vara trög… men kommer testet ta åratal innan enheterna börjar dö?
Lite oklart hur långt tid det tar att köra denna ”3-dagars simulering”?[/quote]

Det vet vi ju faktiskt inte. Men det mest troliga är att det kommer dröja åtminstånde 3-4 månader innan vi börjar se några tecken på att något inet är rätt.
Varje ”3-dagars sumulering” som du kallar det, tar ungefär en minut per gång att köra.

Ondjultomte_
Gäst
Ondjultomte_

http://techreport.com/review/27062/the-ssd-endurance-experiment-only-two-remain-after-1-5pb OU WON’T BELIEVE HOW MUCH DATA can be written to modern SSDs. No, seriously. Our ongoing SSD Endurance Experiment has demonstrated that some consumer-grade drives can withstand over a petabyte of writes before burning out. That’s a hyperbole-worthy total for a class of products typically rated to survive only a few hundred terabytes at most. Our experiment began with the Corsair Neutron GTX 240GB, Intel 335 Series 240GB, Samsung 840 Series 250GB, and Samsung 840 Pro 256GB, plus two Kingston HyperX 3K 240GB drives. They all surpassed their endurance specifications, but the 335 Series, 840 Series, and one of… Läs hela »

Krisse
Gäst
Krisse

Jag brukar räkna själv på 20 GB per dag när jag räknar, dels för att det var det Intel använde förr (vet inte vad de använder nu) per dag skrivet för sina diskar, och dels är jag mycket nära det själv, 19,5 GB, när jag räknar ut min användning. Jag är inte den som är rädd för att ”nöta” ut disken utan använder den precis som vilken disk som helst. Mycket surf och nedladdning (torrents). Räknar man på livslängden i år, så blir det en väldig massa år som disken håller, långt mer än man använder den i praktiken då… Läs hela »

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Krisse”]Jag brukar räkna själv på 20 GB per dag när jag räknar, dels för att det var det Intel använde förr (vet inte vad de använder nu) per dag skrivet för sina diskar, och dels är jag mycket nära det själv, 19,5 GB, när jag räknar ut min användning. Jag är inte den som är rädd för att ”nöta” ut disken utan använder den precis som vilken disk som helst. Mycket surf och nedladdning (torrents). Räknar man på livslängden i år, så blir det en väldig massa år som disken håller, långt mer än man använder den i praktiken… Läs hela »

EliXyR
Medlem
EliXyR

Mycket intressant! Tänker så här i efterhand vore intressant att ni testar en MLC baserad disk jämsides med TLC diskarna.

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”EliXyR”]Mycket intressant! Tänker så här i efterhand vore intressant att ni testar en MLC baserad disk jämsides med TLC diskarna.[/quote]Vi övervägde att försöka få med en MLC baserad enhet i testet. Vi valde dock att inte göra det av flera anledningar.1. Andra har redan testat MLC (kolla gäran Techreports test)2. TLC håller sämmre än MLC. Vilket borde betyda att om dessa klarar x antal års användning, så borde en MLC klara minst detsamma.3. Det skiljer så fruktansvaärt mycket från enhet till enhet. För att få ett korrekt resultat så skulle vi behöva testa väääldigt många MLC-enheter.4. Vi ville inte… Läs hela »

Nilskorv
Gäst
Nilskorv

Sjukt att dom håller så länge. Känns spontant att en SSD håller tills storleken inte längre är användbar. Vad har en vanlig konsument för nytta av MLC?

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Nilskorv”]Sjukt att dom håller så länge. Känns spontant att en SSD håller tills storleken inte längre är användbar. Vad har en vanlig konsument för nytta av MLC?[/quote]

Inte så mycket egentligen. Det är lite omständigare att tillverka TLC och att göra kontrollerkretsar för TLC. Men överlag så har du helt rätt. Det finns egentligen ingen anledning att inte använda TLC. Och det kommer att bara bli mer och mer TLC. MLC kommer nog fortsätta fungera som toppmodell på grund av dess prestanda. Ialla fall ett tag till.

Andreeas
Gäst
Andreeas

När det står NAND life left, betyder det att storleken minskat med lika mycket? T.ex. att om NAND life left visar 70% så är bara 70% av 250GB användart, det andra dött? Eller är hela enheten fullt funktionsduglig så länge Reallocated Sectors inte dyker upp, dvs döda partier?

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Andreeas”]När det står NAND life left, betyder det att storleken minskat med lika mycket? T.ex. att om NAND life left visar 70% så är bara 70% av 250GB användart, det andra dött? Eller är hela enheten fullt funktionsduglig så länge Reallocated Sectors inte dyker upp, dvs döda partier?[/quote] Nej storleken minskar inte. 70% betyder att 30% av enehets designade skrivningar har gjorts (och där med finns 70% av livslängden kvar). Säg att varje cell ska kunna skrivas om 1000 gånger innan den dör. När cellen skrivits över 300 gånger så finns det 70% kvar. Realocated sectors betyder att en… Läs hela »

Glaring_Mistake
Medlem
Glaring_Mistake

[quote name=”Andreeas”]

70% betyder att 70% av enehets designade skrivningar har gjorts.[/quote]

Gick lite för fort där,va?

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Glaring_Mistake”][quote name=”Andreeas”]

70% betyder att 70% av enehets designade skrivningar har gjorts.[/quote]

Gick lite för fort där,va?[/quote]

Ja 🙂 Tvärtom är det givetvis 😉

Patrik
Medlem
Patrik

Skulle varit kul att testa en vanlig konsumentdisk med magnetskivor jämsides och se hur länge den orkar skriva innan den kollapsar. 🙂

Jag själv håller mig ändå till MLC, men det är bara för att TLC riskerar tappa prestanda när elektroner lagrats en längre tid i just TLC. Det kanske är åtgärdat i 850-serien dock, men det är väl även högre IOPS med MLC?

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Skuggan7″]Skulle varit kul att testa en vanlig konsumentdisk med magnetskivor jämsides och se hur länge den orkar skriva innan den kollapsar. 🙂 Jag själv håller mig ändå till MLC, men det är bara för att TLC riskerar tappa prestanda när elektroner lagrats en längre tid i just TLC. Det kanske är åtgärdat i 850-serien dock, men det är väl även högre IOPS med MLC?[/quote] TLC har svårare med dataretention, men inget som nämnvärt borde påverka prestandan. 840 Evo/840 har ett fel där väldigt stor del av kontrollerns beräkningskraft går åt till att läsa ut viss data. Men liknande har… Läs hela »

Skuggan777
Gäst
Skuggan777

[quote name=”-Tjalve-”][quote name=”Skuggan7”]Skulle varit kul att testa en vanlig konsumentdisk med magnetskivor jämsides och se hur länge den orkar skriva innan den kollapsar. 🙂 Jag själv håller mig ändå till MLC, men det är bara för att TLC riskerar tappa prestanda när elektroner lagrats en längre tid i just TLC. Det kanske är åtgärdat i 850-serien dock, men det är väl även högre IOPS med MLC?[/quote] TLC har svårare med dataretention, men inget som nämnvärt borde påverka prestandan. 840 Evo/840 har ett fel där väldigt stor del av kontrollerns beräkningskraft går åt till att läsa ut viss data. Men liknande… Läs hela »

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Skuggan777″][quote name=”-Tjalve-”][quote name=”Skuggan7”]Skulle varit kul att testa en vanlig konsumentdisk med magnetskivor jämsides och se hur länge den orkar skriva innan den kollapsar. 🙂 Jag själv håller mig ändå till MLC, men det är bara för att TLC riskerar tappa prestanda när elektroner lagrats en längre tid i just TLC. Det kanske är åtgärdat i 850-serien dock, men det är väl även högre IOPS med MLC?[/quote] TLC har svårare med dataretention, men inget som nämnvärt borde påverka prestandan. 840 Evo/840 har ett fel där väldigt stor del av kontrollerns beräkningskraft går åt till att läsa ut viss data. Men… Läs hela »

Jonas Hedengren
Medlem
Jonas Hedengren

Den sista procenten varar alltid i evigheter… :-*

EliXyR
Medlem
EliXyR

NAND Life left -3.40000000000001 % :-*

Stormense
Medlem
Stormense

Kan man säga att MLC är onödiga pengar eftersom ens egen mänskliga livslängd är begränsad?

nILGot
Medlem
nILGot

Men dö då! :zzz

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

NAND Life left -3.40000000000001 % :-*EliXyR

Ja det är Sandisk SMART data visar ”tvärtom”. Den visar altså hur mycket av enhetens NAND som man använt. Inte hur mycket som är kvar. Och eftersom vi räknar om det till hur månget som är kvar så blir det minus. I Sandisk programvara så säger den 129,1% used 😉

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

Kan man säga att MLC är onödiga pengar eftersom ens egen mänskliga livslängd är begränsad?

Man skulle kunan säga det men det finns många faktorer som måste vägas in. Exempelvis så kommer enheterna att vara sämmre på att ”behålla” data ju mer vi skrivier till dem. Tiden är dessutom baserad på vanligt konstument användning. Många skriver mer data till sin SSD och andra mindre.

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”J.ax”]Den sista procenten varar alltid i evigheter… :-*[/quote]
Jag skulle tro att Samsungs SMART data inte kommer att visa 0 utan den kommer nog att stå på 1%. Konstigt nog så säger Magician fortfarande ”Good” och grönt fortfarande. Vi får se vad som händer när mer data skrivits. Jag tänkte göra en liten sammanställning av resultaten när alla enheter skrivit 500 TB.

Förstemejlaren
Gäst
Förstemejlaren

Används TRIM i detta test?

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

Används TRIM i detta test?

Nej. Eftersom alla tester körs utan filsystem så används inte TRIM.

Stormense
Medlem
Stormense

Snart alla på 1TB och testet avsluta. 250 år är inte illa snutit.

C-J
Gäst
C-J

Snart alla på 1TB och testet avsluta. 250 år är inte illa snutit.

1000 TBW menar du? 🙂

Stormense
Medlem
Stormense

Snart alla på 1TB och testet avsluta. 250 år är inte illa snutit.

1000 TBW menar du? 🙂

Det menar jag, jo-men-visst!

Glaring_Mistake
Medlem
Glaring_Mistake

SP550 har gått över 1000TB nu så börjar det inte bli dags att testa hur bra den klarar av att ligga strömlös då?