Tìm hiểu về NAND và eMMC: 2 loại bộ nhớ flash phổ biến nhất

Bộ nhớ flash có ở khắp mọi nơi. Nó tồn tại trong thẻ nhớ USB, thẻ SD của máy ảnh, ổ SSD, thiết bị y tế bệnh viện, thiết bị robot công nghiệp, cùng vô số thiết bị và tiện ích khác.

Nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi nó thực sự là gì chưa? Có nhiều loại bộ nhớ flash khác nhau không? Chúng được dùng cho mục đích gì? Làm thế nào để tất cả chúng hoạt động?

Trong bài viết này, Quantrimang.com sẽ giải thích sự khác biệt giữa hai loại bộ nhớ flash phổ biến nhất - NAND và eMMC.

Giải thích về bộ nhớ flash

Có một số loại bộ nhớ flash khác nhau, nhưng NAND là phổ biến nhất. Đó là thứ bạn sẽ tìm thấy trong USB, máy nghe nhạc MP3 hàng đầu và các thiết bị khác yêu cầu lưu trữ dữ liệu dung lượng cao.

Bộ nhớ flash có hai đặc điểm chính:

Bất biến - Bộ nhớ bất biến (hay bộ nhớ điện tĩnh) không cần nguồn điện để lưu giữ dữ liệu. Do đó, nó thường được sử dụng nhất để lưu trữ lâu dài giữa các lần khởi động lại. Một ví dụ về bộ nhớ điện động (ngược lại với bộ nhớ điện tĩnh) là RAM máy tính. RAM sẽ mất tất cả thông tin được giữ lại khi bạn tắt PC.

Số chu kỳ ghi hữu hạn - Do cách thức hoạt động, bộ nhớ flash chỉ có thể được sử dụng trong một số lần giới hạn trước khi bắt đầu hao mòn. Các cell (phần tử nhớ) riêng lẻ sẽ từ từ bị lỗi và hiệu suất sẽ giảm sút.

Bộ nhớ flash hoạt động như thế nào?

Bộ nhớ flash lưu trữ dữ liệu trong một mảng cell và mỗi cell chứa ít nhất một bit dữ liệu. Các ô được tổ chức thành các block (khối), trong đó một block được định nghĩa là một tập hợp các byte liền kề tạo thành một đơn vị dữ liệu có thể nhận dạng được.

Block là phần nhỏ nhất có thể lập trình/xóa được của mảng. Các block được ghi bằng điện tích, với mỗi cell đại diện cho một số 1 hoặc một số 0.

Khi tất cả các block được xem xét cùng nhau, chúng tạo thành một chip nhớ. Chip này được gắn trên một bảng mạch in, cũng bao gồm một bộ điều khiển cơ bản và một interface USB.

Bản thân NAND là bộ nhớ flash thô và sử dụng giao thức riêng của nó. Các thiết kế triển khai NAND - chẳng hạn như thẻ SD và ổ SSD - thường thêm bộ vi điều khiển lên trên để triển khai Flash Translation Layer (FTL). FTL chuyển việc sử dụng ổ đĩa của bạn (ví dụ, qua USB) thành các hoạt động NAND có ý nghĩa.

Các loại NAND khác nhau

Bộ nhớ flash NAND là một cụm từ phổ biến. Có nhiều kiểu dáng và phân lớp khác nhau. Ba tùy chọn phổ biến nhất là những gì bạn thực sự cần quan tâm.

SLC (Single Level Cell)

SLC được coi là phiên bản tốt nhất của NAND. Nó lưu trữ một bit dữ liệu trên mỗi cell bộ nhớ và do đó có độ bền tốt nhất, xử lý khoảng 100.000 chu kỳ ghi trên mỗi cell trước khi hư hỏng.

Nó có tốc độ ghi nhanh nhất và mức tiêu thụ điện năng thấp nhất, nhưng có thể đắt hơn gấp 3 lần so với thiết kế Three Level Cell cơ bản và thường có dung lượng lưu trữ thấp hơn. Nó được triển khai tốt nhất trong các tình huống mật độ trung bình, hiệu suất cao.

Nó thường được sử dụng trong các tình huống yêu cầu tốc độ - ví dụ, server, thẻ nhớ hiệu năng cao, ổ đĩa lai (hybrid disk drive) và ổ SSD cấp cao nhất. Nó cũng có thể được tìm thấy trong thẻ SD chuyên nghiệp cao cấp, chẳng hạn như dòng FX của Panasonic.

MLC (Multi-Level Cell)

MLC NAND lưu trữ hai bit trên mỗi cell và do đó, có thể chứa gấp đôi lượng dữ liệu trong cùng một thiết bị có kích thước tương đương, giảm đáng kể chi phí trên mỗi bit. Tùy chọn này tuyệt vời cho các ứng dụng có chu kỳ thấp và mật độ cao hơn.

Tuy nhiên, có một sự đánh đổi: MLC chỉ có thể hỗ trợ khoảng 10.000 chu kỳ ghi trên mỗi cell trước khi bị hư hỏng, do đó ảnh hưởng tiêu cực đến tuổi thọ của nó.

MLC có thể được coi là NAND cấp tiêu dùng. Nó chiếm gần 80% tổng số NAND flash trên toàn thế giới và được sử dụng phổ biến nhất trong các ổ SSD tiêu dùng.

TLC (Three Level Cell)

TLC NAND là loại rẻ nhất trong ba dạng, rẻ hơn khoảng 30% so với bộ nhớ MLC (và thậm chí rẻ hơn bộ nhớ SLC).

Nó có mật độ cao nhất - có thể lưu 3 bit dữ liệu trên mỗi cell và có độ bền kém nhất. Trên thực tế, một chip TLC điển hình chỉ có thể hỗ trợ khoảng 4.000 chu kỳ ghi trên mỗi cell, con số này kém hơn nhiều so với cả MLC và SLC.

TLC được sử dụng phổ biến nhất trong các sản phẩm tiết kiệm chi phí không yêu cầu hiệu suất NAND cao cấp nhất và sẽ không tồn tại lâu bằng các sản phẩm tương tự. Ví dụ bao gồm máy nghe MP3, thẻ nhớ USB tốt nhất và thiết bị media di động cấp thấp.

Nó sẽ không được tìm thấy trên bất kỳ thứ gì chạy hệ điều hành hoặc lưu trữ dữ liệu quan trọng (chẳng hạn như ổ SSD).

Bộ nhớ flash eMMC

eMMC là viết tắt của "Embedded Multimedia Card", bản thân nó đã phát triển từ phiên bản tiền nhiệm, MMC (Multimedia Card).

MMC lần đầu tiên được ra mắt vào năm 1997. Chúng được sử dụng như một phương tiện lưu trữ cho các thiết bị di động, bao gồm cả máy nghe nhạc MP3 và máy ảnh kỹ thuật số đầu tiên. Các cổng cho thẻ thường được tích hợp sẵn trong máy tính vào thời điểm đó, nhưng khi thẻ SD dần trở nên phổ biến, ngày càng ít nhà sản xuất bận tâm đến MMC nữa. Ngày nay, bạn sẽ thấy rất khó để mua một chiếc PC có khe cắm MMC.

Tuy nhiên, bộ nhớ eMMC vẫn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực di động như là hình thức lưu trữ tích hợp phổ biến nhất trong các thiết bị di động và thậm chí có thể được tìm thấy trong một số PC, máy tính bảng và Chromebook cấp thấp.

Nó được sắp xếp trên một BGA (Ball Grid Array), được hàn vào thiết bị và không thể tháo rời. Nó chậm hơn và do đó rẻ hơn so với các dạng NAND khác, vì vậy nếu bạn có đủ khả năng, hãy chọn thiết bị NAND thay thế.