NAND-Flash wurde vor etwa vierzig Jahren erfunden und hat sich zu einem weit verbreiteten Rohstoff in elektronischen Geräten entwickelt. Da NAND-Flash Daten ohne Stromzufuhr speichern kann, ist es ideal für interne und externe Speicheranwendungen. Im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten hat NAND-Flash Vorteile wie geringere Größe, leiserer Betrieb und höhere Stabilität. Da Flash-Speicher keine mechanischen Teile haben, sind sie außerdem stoßfester. Diese Vorteile haben zu einer weiten Verbreitung auf verschiedenen Märkten geführt und die Entwicklung verschiedener NAND-Flash-Typen vorangetrieben. Es gibt vier Haupttypen von NAND-Flash: SLC, MLC, TLC und QLC .
SLC (Single-Level Cell)
SLC ist der leistungsfähigste Typ von NAND-Speicher. Jede Speicherzelle speichert nur 1 Bit an Daten, was bedeutet, dass jede Zelle nur zwei Zustände hat: 0 oder 1. Da nur zwischen zwei Zuständen unterschieden werden muss, hat SLC sehr hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeiten. Außerdem verfügt er über eine lange Schreibausdauer, die in der Regel 100.000 Programm-/Löschzyklen erreicht. Damit ist SL C in Bezug auf Datenzuverlässigkeit und Langlebigkeit hervorragend geeignet für Anwendungen, die hohe Leistung und Zuverlässigkeit erfordern, wie z. B. industrielle Anwendungen, Unternehmensspeicher und Hochleistungscomputer.
Die Herstellungskosten von SLC sind jedoch relativ hoch, da jede Speicherzelle nur ein Bit an Daten speichern kann, was zu einer geringeren Speicherdichte führt. Daher sind die Kosten pro Gigabyte höher, was den weit verbreiteten Einsatz in Speicheranwendungen mit hoher Kapazität einschränkt.
MLC (Multi-Level Cell)
MLC ist eine Weiterentwicklung von SLC, bei der jede Speicherzelle 2 Bits an Daten speichern kann, was bedeutet, dass jede Zelle vier Zustände hat: 00, 01, 10 und 11. Im Vergleich zu SLC hat MLC eine höhere Speicherdichte und damit geringere Kosten pro Gigabyte. Dennoch hat MLC langsamere Schreib- und Lesegeschwindigkeiten als SLC, da mehr Zustände unterschieden werden müssen. Außerdem ist die Schreibbeständigkeit von MLC kürzer und liegt im Allgemeinen zwischen 3.000 und 10.000 Programm-/Löschzyklen.
Obwohl MLC in Bezug auf Geschwindigkeit und Haltbarkeit SLC unterlegen ist, bietet es erhebliche Vorteile in Bezug auf Speicherkapazität und Kosten, so dass es sich für Solid-State-Laufwerke (SSDs) für Industrie und Verbraucher eignet.
TLC (Triple-Level Cell)
TLC erhöht die Speicherdichte noch weiter, da jede Speicherzelle 3 Bits an Daten speichern kann, was bedeutet, dass jede Zelle acht Zustände hat: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 und 111. Im Vergleich zu MLC hat TLC eine noch höhere Speicherdichte und damit geringere Kosten pro Gigabyte. Dadurch eignet sich TLC sehr gut für Anwendungen, die große Speicherkapazitäten erfordern, wie z. B. SSDs mit hoher Speicherkapazität, USB-Sticks und Speicherkarten.
Mit zunehmender Speicherdichte verkürzt sich jedoch die Schreibdauer, die in der Regel zwischen 500 und 1.000 Programm-/Löschzyklen liegt. Für die meisten Verbraucheranwendungen ist die Leistung von TLC jedoch immer noch ausreichend.
QLC (Quad-Level-Zelle)
QLC ist derzeit der NAND-Speichertyp mit der höchsten Speicherdichte, bei dem jede Speicherzelle 4 Bits an Daten speichern kann, was bedeutet, dass jede Zelle sechzehn Zustände hat: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 und 1111. QLC hat in der Regel die niedrigsten Herstellungskosten und ist daher sehr vorteilhaft für Speichergeräte, die extrem große Kapazitäten zu niedrigen Kosten erfordern.
QLC hat eine kürzere Schreibausdauer als TLC, typischerweise etwa 150 Programm-/Löschzyklen. Für Büro- und Heimanwendungen ist die Lebensdauer jedoch ausreichend. QLC eignet sich für Anwendungen, die sehr große Speicherkapazitäten benötigen, aber geringere Preisanforderungen haben.
