MySQL Disk--NAND Flash原理

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NAND Flash最小存储单元：

写数据操作：

通过对控制闸（Control Gate）施加高电压，然后允许源极(SOURCE)和汲极(RRAIN)间的N信道(N-Channel)流入电子，等到电流够强，电子获得足够能量时，便会越过浮置闸（Floating Gate）底下的二氧化硅层（SiO2）为单元所捕获，该过程被成为穿隧效应(Tunnel Effect)。首先将数据转换为二进制0和1，再通过向浮置闸（Floating Gate）里流入电子数量的多寡来表示要写入的二进制数据。

读取数据操作：

通过对控制闸（Control Gate），使得浮置闸（Floating Gate）里的电子被吸住，然后让N通道(N-Channel)通过电流，利用电流感应浮置闸（Floating Gate）里电子捕获量的多寡，通过感应强度转换为二进制的0和1，最终转换为数据。

擦除数据操作：

通过对单元底下P型半导体（P-Well）施加电压，使得浮置闸（Floating Gate）里的电子通过源极(SOURCE)和汲极(RRAIN)间的N信道(N-Channel)穿越二氧化硅层流出，该过程被成为穿隧释出（Tunnel Release）。

对于SSD固态硬盘(NAND-Flash)的最小存储单元，通过向存储单元中流入电子来"写数据"，再通过感应存储单元中的电子来“读数据”，通过释放存储单元中电子来“擦除数据”。

 

 

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SSD 数据稳定性问题

1、在无外力作用下，浮置闸（Floating Gate）里的电子没有足够能量逃离存储单元底部的二氧化硅层，浮置闸（Floating Gate）里的电子不会发生变化，则数据稳定。

2、存储单元中用来绝缘的二氧化硅层会随时间推移而损耗，对MLC NAND闪存来说通常可以保存10年。

3、半导体的导电性受温度影响严重，随着环境温度身高，电子会更快地从浮置闸（Floating Gate）中逃离，导致存储单元的电压状态改变，导致数据不可读。在不通电状态下SSD要达到JEDEC规定的数据保存率，消费级SSD是30°C温度下1年，企业级是40°C下三个月。

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SSD擦写寿命问题

在“写数据”和“擦除数据”过程中，电子需要通过二氧化硅层流入或流出浮置闸（Floating Gate），随着电子流入或流出，用来绝缘的二氧化硅层(10nm左右厚度)的院子键会被一点一点破坏掉，随着电子会慢慢占据二氧化硅层，会抵消掉施加在控制闸上的电压，导致需要更高电压才能完成数据存取操作，而高电压又使得氧化物更快被击穿，当整个二氧化硅层被电子贯穿后，该存储单元便无法继续使用。

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SLC MLC TLC介绍

SLC(Single-Level Cell),每个存储单元存放1bit信息，将浮置闸里电子捕获状态分为有和无，对应二进制数据0和1。
MLC(Multi-Level Cell),每个存储单元存放2bit信息，将浮置闸里电子捕获状态分为高、中、低、无四种状态，对应二进制数据00、01、10、11。
TLC(Triple-Level Cell),每个存储单元存放3bit信息，将浮置闸里电子捕获状态分为8种状态，对应二进制数据000到111。

对应相同面积的芯片，每个存储单元所占空间相同，每个存储单元存放的信息量决定整个芯片的信息量，因此TCL的容量相对要远高于SLC的容量。
相对于SLC仅存放2中状态，MLC/TCL的每个存储单元需要存放4种/8种状态，使得每次“写数据”和“擦除数据”都需要更多流入和流出更多电子，导致二氧化硅绝缘层的使用寿命(擦写次数)较低。

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内存颗粒等级

当用于NAND Flash的内存颗粒被生产出来后，会根据其质量来决定用途：
1、质量好的用来做最高等级的同步颗粒
2、能被修复的用来做次等级的同步颗粒
3、质量较差的用来做低等级的异步颗粒

同步颗粒与异步颗粒主要是两个管脚的不同，同步模式下颗粒随时处于Ready状态，能减少一个时钟周期。

英特尔 25nm颗粒的分级表:

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摘抄自：https://www.cnblogs.com/Christal-R/p/7246415.html

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