[하드웨어] SSD 동작방식 요약

# SSD 동작 방식

전압을 주어서 전자를 메모리 셀에다가 채우고 비우고를 하는 과정으로 데이터를 쓰기, 삭제, 읽기를 한다.

절연체인 산화막에 같혀있어서 전자가 빠져나가지 않고 그 안에 유지를 하고있다. 그래서 나중에 데이터 읽기가 가능

# SSD 동작 방식 상세

조금더 상세하게 보면

큰 전압을 주면 그에 따라 발생하는 강력한 자기장의 영향으로 전자의 일부가 산화막을 통과하여 플로팅 게이트로 주입됨.

이렇게 채우는 것을 터널 주입이라고 함. 같힌 전자는 전기가 공급되지 않아도 그대로 유지가 됨. 이 과정이 쓰기 과정.

이러한 특성으로 플래시 메모리 셀은 비휘발성 저장 매체로 사용되는 것임.

정리하자면 플래시 메모리의 셀은 강력한 자기장이 일어날 만큼의 높은 전압을 주어서 플로팅 게이트로 전자를 채우고 비우는

방식으로 데이터를 기록하고 삭제한다. 

*전차를 채워 넣기 -> 쓰기 작업

*전자를 비우기 -> 삭제 작업

*전자( 전하량 ) 측정 -> 읽기 작업

# SLC, MLC, TLC 차이

* SLC  Single Level Cell  하나의 셀에 1bit 의 정보 저장   0   1

* MLC  Multi Level Cell  하나의 셀에 2bit 의 정보 저장    00  01  10 11

* TLC  Triple Level Cell  하나의 셀에 3bit 의 정보 저장    000 001 010 011 100 101 110 111

 

	SLC	MLC	TLC
bpc (bit/cell)	1	2	3
재기록 가능 횟수 (P/E Cycles)	100,000	10,000 ~ 3,000	1,000
읽기 성능 (Read Time)	25㎲	50㎲	~75㎲
쓰기 성능 (Write Time)	200㎲~300㎲	600㎲~900㎲	~900㎲~1350㎲
지우기 성능 (Erase Time)	1.5ms~2ms	3ms	~4.5ms

 SLC 는 넘사벽이고  MLC TLC 는 수명이 짧고 속도가 느리지만 같은 다이 기준 용량이 더 크고 가격이 저렴함.

# 셀의 운용 방식에 따라 발생하는 차이

터널 효과가 발생하는 한계를 1V ~ 16V 라고 할때

SLC   -    0        1V

             1        9V

MLC  -    00       1V

            01        5V

            10        9V

            11        13V

TLC   -    000       1V

             001       3V

             010       5V

             011       7V

             100       9V

             101       11V

             110       13V

             111       15V

위에 표시되어 있는 전압이 들어오면  0 , 1  , 010,  01 등에 해당되는 것이다.

SLC 는 각 데이터를 규정짓는 범위가 상당히 넓은 반면 TLC 는 상당히 좁다.

TLC 는 영역 간 간섭이 일어나지 않을 정도로 아슬아슬하게 셀을 운용하고 있다.

즉, SLC는 데이터를 저장하고 읽는데 오류가 적지만 MLC와 TLC는 간격이 좁아서 오류가 굉장히 많아진다.

그리고  

전자들이 산화막을 뛰어 넘으면서 쓰기, 삭제 과정이 반복되면서  산화막에도 전자들이 축적되는 현상이 발생한다.

문제는 전하막이 축적되면서 저항값이 변하게 된다는 것이다. 저항값이 변한다는 건 동일한 터널 효과를 발생시키기 위해서

초기보다 더 높은 전압이 필요하다는 것이다.

하지만 컴퓨터는 작업에 인가해줄 수 있는 전압에 한계가 있기 때문에 그 한계를 넘어가면 더이상 쓰기, 삭제를 할수없다.

셀의 쓰기, 지우기 허용 횟수에 다다르면  너무 커진 산화막의 저항값으로 더이상 원하는 터널 효과를 발생 시킬 수 없다.

SLC의 경우는 상태별 전압끼리의 차이가 크고 여유 전압도 넓어서 산화막 저항값이 커지는 것에 오랜 대응이 가능하지만

TLC의 경우 상태별 전압끼리의 차이가 상당히 좁아서 대응에 약하고 한계에 금방 다다르게 된다.

# 출처

http://cappleblog.co.kr/582

SSD 의 이해 - 낸드 플래시 메모리의 구조와 SLC, MLC, TLC 방식의 차이 ::...

SSD 의 이해 - 낸드 플래시 메모리의 구조와 SLC, MLC, TLC 방식의 차이

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