NANDとeMMC:フラッシュメモリについて知っておくべきことすべて

フラッシュメモリはどこにでもあります。 USBメモリスティック、カメラのSDカード、ソリッドステートハードドライブ、病院の医療機器、産業用ロボットマシン、その他無数のデバイスやガジェットに搭載されています。

しかし、あなたはそれが実際に何であるか疑問に思ったことはありますか?フラッシュメモリにはさまざまな種類がありますか?それらは何のために使用されますか?それはどのように機能しますか?

この記事では、最も一般的な2つのタイプのフラッシュメモリであるNANDとeMMCの違いについて説明します。

フラッシュメモリの説明

フラッシュメモリにはいくつかの種類がありますが、NANDが最も一般的です。これは、USBカード、主要なMP3プレーヤー、および大容量のデータストレージを必要とするその他のデバイスに見られるものです。

フラッシュメモリには2つの重要な特徴があります。

  • 不揮発性—不揮発性メモリは、データを保持するために電源を必要としません。そのため、再起動の間に持続する長期ストレージに最も一般的に使用されます。その反対(揮発性メモリ)の例は、コンピュータのRAMです。 PCをシャットダウンすると、RAMは保持されているすべての情報を失います。
  • 書き込みサイクルの有限数—フラッシュメモリはどのように機能するかにより、消耗し始めるまでに限られた回数しか使用できません。個々のセルはゆっくりと故障し、パフォーマンスが低下します。

フラッシュメモリはどのように機能しますか?

フラッシュメモリはセルの配列にデータを格納し、各セルは少なくとも1ビットのデータを保持します。セルはブロックに編成されます。ブロックは、識別可能なデータの単位を形成する連続したバイトのセットとして定義されます。

ブロックは、アレイのプログラム可能/消去可能な最小部分です。ブロックは電荷によって書き込まれ、各セルは1または0の数字を表します。

すべてのブロックを一緒に考えると、それらはメモリチップを形成します。チップは、基本的なコントローラーとUSBインターフェースを含むプリント回路基板に搭載されています。

NAND自体はrawフラッシュメモリであり、独自のプロトコルを使用します。 SDカードやソリッドステートドライブなどのNANDを実装する設計では、多くの場合、フラッシュトランスレーションレイヤー(FTL)を実装するためにマイクロコントローラーを上に追加します。 FTLは、ディスク使用量を(たとえば、USB経由で)意味のあるNAND操作に変換します。

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さまざまなタイプのNAND

NANDフラッシュメモリは包括的なフレーズです。多くの異なるデザインとサブクラスがあります。最も一般的な3つは、本当に心配する必要がある唯一のものです。

SLC(シングルレベルセル)

SLCはNANDの最良のバージョンであると広く考えられています。メモリセルごとに1ビットのデータを格納するため、耐久性が最も高く、劣化する前にセルごとに約100,000回の書き込みサイクルを処理します。

書き込み速度が最も速く、消費電力が最も少ないですが、基本的な3レベルセルの設計よりも最大3倍高価になる可能性があり、多くの場合、ストレージ容量が少なくなります。高性能、中密度の状況で最適に展開されます。

これは通常、サーバー、高性能メディアカード、ハイブリッドディスクドライブ、トップエンドのソリッドステートドライブなど、速度が必要な状況で使用されます。また、パナソニックのFXシリーズなどのハイエンドのプロフェッショナルSDカードにも含まれています。

MLC(マルチレベルセル)

MLC NANDはセルごとに2ビットを格納するため、同じサイズのデバイスに2倍の量のデータを保持できるため、ビットあたりのコストが大幅に削減されます。高密度で低サイクルのアプリケーションに最適です。

ただし、トレードオフがあります。MLCは、劣化する前にセルごとに約10,000の書き込みサイクルしかサポートできないため、その寿命に悪影響を及ぼします。

MLCは消費者向けNANDと見なすことができます。これは、世界中のすべてのNANDフラッシュ出荷の80%近くを占めており、コンシューマークラスのソリッドステートドライブで最も一般的に使用されています。

TLC(3レベルセル)

TLC NANDは、3つの形式の中で最も安価であり、MLCメモリよりも約30%安価です(さらにSLCメモリよりも安価です)。

これは最高の密度であり、セルごとに3ビットのデータを保存でき、耐久性が最も低くなります。実際、一般的なTLCチップは、セルあたり約4,000の書き込みサイクルしかサポートできません。これは、MLCとSLCの両方よりもはるかに劣ります。

TLCは、トップエンドのNANDパフォーマンスを必要とせず、同等の製品とほぼ同じ長さではない、コスト効率の高い製品で最も一般的に使用されています。例としては、MP3プレーヤー、最高のUSBメモリスティック、ローエンドのポータブルメディアデバイスなどがあります。

オペレーティングシステムを実行しているものや重要なデータを保存しているもの(ソリッドステートドライブなど)にはありません。

eMMCフラッシュメモリはどうですか?

eMMCは「EmbeddedMultimediaCard」の略で、その前身であるMMC(Multimedia Card)から発展したものです。

マルチメディアカードは、1997年に最初に発売されました。これらは、初期のMP3プレーヤーやデジタルカメラなどのポータブルデバイスの記憶媒体として使用されていました。当時、カードのポートはコンピューターに組み込まれていることが多かったが、SDカードの人気が高まるにつれ、MMCに悩まされるメーカーは少なくなった。今日、MMCスロットを備えたPCを購入するのは難しいでしょう。

ただし、レガシーはeMMCカードの形で存続しています。 eMMCメモリは、モバイルデバイスの統合ストレージの最も一般的な形式として、モバイルセクターで依然として広く使用されており、一部のローエンドPC、タブレット、Chromebookでも使用されています。

これは、デバイスにはんだ付けされた取り外し不可能な小さなボールグリッドアレイ(BGA)に配置されています。他の形式のNANDよりも低速であるため安価であるため、余裕がある場合は、代わりにNANDデバイスを目指すことをお勧めします。

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一言で言えばNANDとeMMC

NANDとeMMCについて理解しやすい方法で説明したことを願っていますが、それでも混乱している場合でも、心配する必要はありません。それは間違いなく紛らわしいトピックです。

混乱は、テクノロジーの移動速度によって悪化します。たとえば、最新バージョンのeMMCは、ディスクリートSATAベースのSSDに匹敵する約400 MB / sの書き込み速度を誇っています。ただし、ほとんどの場合、SLC、MLC、およびTLCの違いを知る必要があるだけです。