Комп’ютерний інженер і технічний ентузіаст перетворив свій твердотільний накопичувач Crucial BX500 із чотирирівневої комірки (QLC) на однорівневу комірку (SLC) NAND. Тобто ємність накопичувача з 512 ГБ зменшилася до 120 ГБ. Габріель Ферраз пояснив, що він обміняв ємність на продуктивність і довговічність.
Як працює SSD та в чому різниця між SLC, MCL, TLC, QLC, PLC
Ключовим елементом флеш-пам’яті є «плаваючий» затвор. Це елемент, який зберігає електричний заряд, і який, можна сказати є сховищем даних флеш-пам’яті.
Щоб запрограмувати комірку на 1, потрібно застосувати напругу від 4 до 5 вольт. Так само потрібна напруга від 9 до 10 вольт, щоб запрограмувати елемент на 0.
Флеш-пам’ять з часом втрачає дані – заряд поступово знижується і оновити його можна, лише перезаписавши комірку, що фізично руйнує її матеріал і змушує її швидше втрачати заряд.
Двобітне представлення 1 та 0 називають флеш-пам’яттю типу SLC. Це найнадійніший тип зберігання даних, оскільки комірка має приблизно 4 вольти напруги між станами 1 та 0.
Однак можливості мініатюризації та нарощування ємності SLC вичерпалися ще в 2000-х роках. Тому виробники придумали MLC – пам’ять, в якій зберігається уже чотири значення 11, 01, 00, 10. На практиці це означає, що той же діапазон 0-15 вольт розбитий на чотири рівні напруги, кожен з яких відповідає значенню двох бітів. І запас стійкості складає вже 2 вольти.
Коли можливості мініатюризації MLC вичерпалися, виробники запровадили пам’ять TLC. Вона, відповідно, зберігає три біти даних в одній комірці, наприклад, 011. На фізичному рівні це означає, що діапазон 0-15 вольт розподілений на 8 рівнів ввідповідно до значень збережених бітів. Електричний запас між рівнями TLC скоротився до 0,67 вольта.
Пам’ять QLC та PLC, відповідно, зберігають по чотири та п’ять біт даних. Тобто електричний діапазон 0-15 вольт у QLC розділений на 16 рівнів, та 32 рівні у PLC відповідно.
Оскільки у PLC немає запасу напруги між рівнями, вона дуже швидко починає псувати дані. Виробники заявляють її надійність на рівні 1000 циклів запису. SLC пропонує 100 000 циклів запису.
Перетворення SSD з QLC в SLC
Отже, кожен SSD може працювати в режимі SLC, якщо відповідним чином змінити його прощивку. Саме це зробив Габріель Ферраз.
Твердотільний накопичувач Crucial BX500 ємністю 512 ГБ — це накопичувач із роз’ємом SATA, який використовує QLC NAND , щоб забезпечити споживчому ринку недорогу пам’ять на півтерабайта.
Crucial BX500 512 ГБ виявився придатним до модифікації завдяки наявності контролера Silicon Motion SM2259XT2 і флеш-пам’яті NAND від Micron.
Ферраз зазначив, що на борту його накопичувача було чотири матриці NAND, і вони мали номери деталей NY240. Ці дані важливі для процесу перетворення QLC у SLC.
Він завантажив програму під назвою MPtools для контролера Silicon Motion SM2259XT2 і ретельно ввів номери флеш-чипів.
Ферраз очікує, що після модифікації витривалість SSD підскочить до 4000 TBW. Це значне збільшення витривалості флеш-пам’яті, приблизно на 3000%.
Під час тестування продуктивності з використанням стандартних інструментів, таких як ATTO і Crystal Disk Mark, багато потенційних переваг модифікації не показали себе через інтерфейс накопичувача SATA III. Швидкість передачі даних, не була масштабована настільки вражаюче, як могла б бути. Але помітно більш багатообіцяюче зменшення затримок і часу доступу. Тобто диск почав швидше реагувати на дії ОС та користувача.
