NAND flash

Kısaca: NAND flash, SSD’lerdeki, USB belleklerdeki ve SD kartlardaki bellektir. Verileri transistör hücrelerinde elektrik yükü olarak saklar; bu yük güç olmadan da korunur.

Biraz daha ayrıntılı: Her hücre, elektronların hapsedildiği yalıtılmış bir katmana (“floating gate” veya charge trap) sahip bir transistördür. Yük miktarı hücrenin 0 mı 1 mi okunacağını belirler. NAND adı, hücrelerin seri bağlanmasından gelir (mantıksal bir NAND kapısı gibi).

Ayrıntılı

Bir SSD nasıl saklar:

• Yazma (programlama): Yüksek gerilimle elektronlar yalıtkan katmandan floating gate’e “tünellenir”.
• Okuma: Küçük bir test gerilimi hücrenin iletip iletmediğini ölçer. Eşik gerilimi durumu ele verir.
• Silme: Yük tekrar çekilir, yalnızca blok blok (blok = birkaç MB); yazma ise sayfa sayfa yapılır (sayfa = 4 – 16 KB).
• Hareketli parça yok: Bu yüzden sessiz, darbeye dayanıklı ve son derece kısa erişim sürelidir.

Hücre türleri (hücre başına bit):

Tür	Bit	Yazma çevrimi	Yoğunluk	Hız	Kullanım
SLC	1	~100.000	düşük	çok yüksek	Endüstri, önbellek
MLC	2	~10.000	orta	yüksek	Profesyonel
TLC	3	~1.000 – 3.000	yüksek	iyi	Standart SSD’ler
QLC	4	~100 – 1.000	çok yüksek	daha düşük	Ucuz büyük SSD’ler

3D NAND: Hücreler 100 ila 300 katmanda üst üste dizilir. Hücrelerin daha fazla küçülmesine gerek kalmadan kapasite artar.

Denetleyici: Her SSD’nin görevleri olan bir denetleyicisi vardır:

• Aşınma dengeleme (wear leveling): Yazmaları eşit dağıtır, böylece hiçbir hücre erken aşınmaz.
• Çöp toplama (garbage collection): Kısmen geçersiz veri içeren blokları düzenler.
• TRIM: İşletim sistemi boş alanları bildirir, denetleyici bunları önceden siler.
• Hata düzeltme (ECC) ve yedek hücreler (over-provisioning).
• SLC önbelleği: Bir kısım önce hücre başına 1 bitle hızlı yazar, sonra yeniden düzenlenir.

Sınırlar:

• Sınırlı yazma çevrimi. Ölçü: TBW (yazılan terabayt). Normal kullanıcılar nadiren ulaşır.
• Silinen verilerin üzerine yazmak zordur (güvenli silme yalnızca secure erase veya şifreleme ile).
• Yük yıllar içinde sızabilir (güçsüz veri saklama süresi sıcaklığa bağlı olarak 1 – 10 yıl).

Karşılaştırma: NAND flash, “SSD”nin arkasındaki teknolojidir; SATA/NVMe yalnızca bağlantıdır. Karşılığı NOR flash’tır (daha hızlı okuma, doğrudan yürütülebilir, daha küçük boyut; örneğin BIOS çipleri).

Ayrıca bak: SSD’ler, SSD’lerde aşınma dengeleme, SATA, PCIe ve NVMe karşılaştırması