बहु स्तरीय सेल

वैद्युतकशास्त्र में, एकाधिक-स्तरीय सेल (MLC) एक मेमोरी सेल (कंप्यूटिंग) है जो एक-स्तरीय सेल (SLC) की तुलना में एक बिट से अधिक सूचनाओं को संग्रह करने में सक्षम है, जो केवल एक बिट प्रति मेमोरी सेल को संग्रह कर सकता है। मेमोरी सेल में आमतौर पर एकल फ्लोटिंग-गेट MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) होता है, इस प्रकार एकाधिक-स्तरीय सेल एक-स्तरीय सेल के समान जानकारी को संग्रह करने के लिए आवश्यक MOSFETs की संख्या को कम करते हैं।

ट्रिपल-स्तरीय सेल (TLC) और चार-स्तरीय सेल (QLC) MLC मेमोरी के संस्करण हैं, जो प्रति सेल क्रमशः तीन और चार बिट संग्रह कर सकते हैं। मल्टी-स्तरीय सेल नाम का प्रयोग कभी-कभी टू-स्तरीय सेल को संदर्भित करने के लिए विशेष रूप से किया जाता है। कुल मिलाकर मेमोरी के नाम इस प्रकार हैं: ध्यान दें कि यह नामकरण भ्रामक हो सकता है, क्योंकि "n-स्तरीय सेल" वास्तव में n बिट्स को संग्रह करने के लिए 2n स्तरों का उपयोग करता है (नीचे देखें)।
 * 1) एक-स्तरीय सेल या SLC (1 बिट प्रति सेल)
 * 2) दो-स्तरीय सेल या MLC (2 बिट प्रति सेल), वैकल्पिक रूप से डबल-स्तरीय सेल या DLC
 * 3) त्रि-स्तरीय सेल या TLC (3 बिट प्रति सेल) या 3-बिट MLC
 * 4) चार-स्तरीय सेल या QLC (प्रति सेल 4 बिट)
 * 5) पंज-स्तरीय सेल या PLC (5 बिट प्रति सेल) - वर्तमान में विकास में

आमतौर पर, जैसे-जैसे स्तर की गिनती बढ़ती है, प्रदर्शन (गति और विश्वसनीयता) और उपभोक्ता लागत में कमी आती है; हालाँकि, यह सहसंबंध निर्माताओं के बीच भिन्न हो सकता है।

MLC मेमोरी के उदाहरण हैं MLC NAND फ्लैश, MLC PCM (चरण-परिवर्तन स्मृति), आदि। उदाहरण के लिए, SLC NAND फ्लैश तकनीक में, प्रत्येक सेल दो अवस्था में से एक में मौजूद हो सकता है, जो प्रति सेल एक बिट जानकारी संग्रहीत करता है। अधिकांश MLC नैंड फ्लैश मेमोरी में प्रति सेल चार संभावित अवस्थाएँ होती हैं, इसलिए यह प्रति सेल दो बिट्स की जानकारी संग्रहीत कर सकती है। यह अवस्था को अलग करने वाले अंतर की मात्रा को कम करता है और परिणामस्वरूप अधिक त्रुटियों की संभावना होती है। कम त्रुटि दर के लिए नियत किए गए बहु-स्तरीय सेल को कभी-कभी 'एंटरप्राइज़ MLC' ('eMLC') कहा जाता है।

नई प्रौद्योगिकियां, जैसे बहु-स्तरीय सेल और 3D फ्लैश, और बढ़ी हुई उत्पादन मात्रा कीमतों को नीचे लाना जारी रखेगी।

एक-स्तरीय सेल
फ्लैश मेमोरी अलग-अलग मेमोरी सेल में जानकारी संग्रह करती है, जो फ्लोटिंग-गेट MOSFET प्रतिरोधान्तरित्र से बने होते हैं। परंपरागत रूप से, प्रत्येक सेल में दो संभावित अवस्थाएँ होती थीं (प्रत्येक एक वोल्टेज स्तर के साथ), प्रत्येक अवस्था या तो एक या शून्य का प्रतिनिधित्व करता था, इसलिए प्रत्येक सेल में तथाकथित एक-स्तरीय कोशिकाओं, या SLC फ्लैश मेमोरी में एक बिट जानकारी संग्रहीत किया गया था। MLC मेमोरी में उच्च लेखन गति, कम बिजली की खपत और उच्च सेल तितिक्षा का लाभ है। हालाँकि, क्योंकि SLC मेमोरी MLC मेमोरी की तुलना में प्रति सेल कम जानकारी संग्रह करती है, इसके निर्माण के लिए प्रति मेगाबाइट संचयन की लागत अधिक होती है। उच्च स्थानांतरण गति और अपेक्षित लंबे जीवन के कारण, उच्च-प्रदर्शन मेमोरी कार्ड में SLC फ्लैश तकनीक का उपयोग किया जाता है।

फरवरी 2016 में, एक अध्ययन प्रकाशित किया गया था जिसने SLC और MLC की विश्वसनीयता के बीच अभ्यास में थोड़ा अंतर दिखाया।

एक-स्तरीय सेल (SLC) फ्लैश मेमोरी में लगभग 50,000 से 100,000 प्रोग्राम/इरेज़ साइकिल का जीवनकाल हो सकता है।

एक एकल-स्तरीय सेल लगभग खाली होने पर 1 और लगभग पूर्ण होने पर 0 का प्रतिनिधित्व करता है। दो संभावित अवस्थाओं के बीच अनिश्चितता का एक क्षेत्र होता है, जिस पर सेल में संग्रहीत जानकारी को सटीक रूप से पढ़ा नहीं जा सकता है।

एकाधि-स्तरीय सेल
MLC फ्लैश मेमोरी का प्राथमिक लाभ उच्च जानकारी घनत्व के कारण प्रति यूनिट संचयन की कम लागत है, और मेमोरी-रीडिंग सॉफ़्टवेयर एक बड़ी बिट त्रुटि दर के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है। उच्च त्रुटि दर के लिए एक त्रुटि-सुधार कोड (ECC) की आवश्यकता होती है जो कई बिट त्रुटियों को ठीक कर सकता है; उदाहरण के लिए, SF-2500 फ्लैश कंट्रोलर 512-बाइट सेक्टर में 55 बिट तक सुधार कर सकता है, जिसमें प्रति 10 में एक सेक्टर से कम की रीड त्रुटि दर ठीक नहीं हो सकती है।17 सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला एल्गोरिदम बोस-चौधरी-होक्क्वेन्घेम (BCH कोड) है। MLC NAND की अन्य कमियां कम लिखने की गति, प्रोग्राम की कम संख्या/मिटा चक्र और SLC फ्लैश मेमोरी की तुलना में उच्च बिजली की खपत हैं।

त्रुटियों को हल करने में मदद करने के लिए दूसरे थ्रेशोल्ड वोल्टेज पर समान जानकारी को पढ़ने की आवश्यकता के कारण SLC की तुलना में MLC NAND के लिए रीड दर भी कम हो सकती है। ECC द्वारा ठीक किए जा सकने वाले मान प्राप्त करने के लिए TLC और QLC उपकरणों के समान जानकारी को क्रमशः 4 और 8 बार पढ़ने की आवश्यकता हो सकती है।

MLC फ्लैश का जीवनकाल लगभग 1,000 से 10,000 प्रोग्राम/इरेज़ साइकिल हो सकता है। यह आमतौर पर एक फ्लैश फाइल सिस्टम के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिसे फ्लैश मेमोरी की सीमाओं के आसपास नियत किया गया है, जैसे कि फ्लैश उपकरण के उपयोगी जीवनकाल को बढ़ाने के लिए समतलन पुराना होना का उपयोग करना।

इंटेल 8087 ने दो-बिट्स-प्रति-सेल प्रौद्योगिकी का उपयोग किया, और 1980 में एकाधि-स्तरीय ROM सेल का उपयोग करने के लिए बाजार में पहले उपकरणों में से एक था। इंटेल ने बाद में 1997 में 2-बिट एकाधि-स्तरीय सेल (MLC) NOR फ्लैश का प्रदर्शन किया। NEC ने 1996 में 64 के साथ चार-स्तरीय सेल का प्रदर्शन किया, फ्लैश मेमोरी चिप प्रति सेल 2 बिट संग्रह करती है। 1997 में, NEC ने चार-स्तरीय सेल्स के साथ गतिशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी (DRAM) चिप का प्रदर्शन किया, जिसमें 4 की क्षमता थी। GBIT ST सूक्ष्म-वैद्युतकशास्त्र ने 2000 में 64 के साथ चार-स्तरीय सेल का भी प्रदर्शन किया (MBIT NOR फ्लैश मेमोरी चिप)। MLC का उपयोग उन सेल को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जो 4 मानों या स्तरों का उपयोग करके प्रति सेल 2 बिट संग्रह करते हैं। 2-बिट MLC के पास एकल और शून्य के हर संभव संयोजन को सौंपा गया एकल चार्ज स्तर है, जो इस प्रकार है: जब 25% के करीब भरा होता है, तो सेल 11 के बाइनरी मान का प्रतिनिधित्व करता है; 50% के करीब होने पर सेल 01 का प्रतिनिधित्व करता है; 75% के करीब होने पर सेल 00 का प्रतिनिधित्व करता है; और जब 100% के करीब होता है तो सेल 10 का प्रतिनिधित्व करता है। एक बार फिर, मूल्यों के बीच अनिश्चितता का एक क्षेत्र होता है, जिस पर सेल में संग्रहीत जानकारी को सटीक रूप से पढ़ा नहीं जा सकता है।

2013 में कुछ ठोस-राज्य ड्राइव MLC NAND डाई के हिस्से का उपयोग करते हैं जैसे कि यह एकल-बिट SLC NAND थे, जो उच्च लेखन गति प्रदान करते हैं।

2018 में लगभग सभी वाणिज्यिक MLC प्लानर-आधारित होते हैं (अर्थात सेल सिलिकॉन सतह पर बने होते हैं) और इसलिए प्रवर्धन सीमाओं के अधीन होते हैं। इस संभावित समस्या का समाधान करने के लिए, उद्योग पहले से ही ऐसी तकनीकों पर विचार कर रहा है जो आज की सीमाओं से परे भंडारण घनत्व में वृद्धि की गारंटी दे सकती हैं। सबसे आशाजनक में से एक 3D फ्लैश है, जहां सेल को लंबवत रूप से ढेर किया जाता है, जिससे प्लानर प्रवर्धन की सीमाओं से बचा जा सकता है।

अतीत में, कुछ मेमोरी डिवाइस दूसरी दिशा में चले गए और कम बिट त्रुटि दर देने के लिए प्रति बिट दो सेल का उपयोग किया।

MLC, EMLC का एक अधिक महंगा संस्करण है जिसे व्यावसायिक उपयोग के लिए अनुकूलित किया गया है। यह पारंपरिक MLC ड्राइव पर लागत बचत प्रदान करते हुए सामान्य MLC की तुलना में अधिक समय तक चलने और अधिक विश्वसनीय होने का दावा करता है। हालांकि कई SSD निर्माताओं ने उद्यम उपयोग के लिए MLC ड्राइव का उत्पादन किया है, केवल माइक्रोन इस पदनाम के तहत प्राकृतिक NAND फ्लैश चिप्स बेचता है।

तीन-स्तरीय सेल
तीन-स्तरीय सेल (TLC) एक प्रकार की NAND फ़्लैश मेमोरी है जो प्रति सेल 3 बिट जानकारी संग्रहीत करती है। तोशीबा ने 2009 में तीन-स्तरीय सेल के साथ मेमोरी पेश की। सैमसंग ने एक प्रकार के NAND फ्लैश की घोषणा की जो प्रति सेल 3 बिट्स की जानकारी संग्रहीत करता है, कुल 8 वोल्टेज अवस्था के साथ, तीन-स्तरीय सेल (TLC) शब्द को गढ़ता है। सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने 2010 में इसका बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू किया। और इसे पहली बार सैमसंग की 840 सीरीज ठोस राज्य ड्राइव में देखा गया था। सैमसंग इस तकनीक को 3-बिट MLC के रूप में संदर्भित करता है। MLC के नकारात्मक पहलुओं को TLC के साथ बढ़ाया जाता है, लेकिन TLC अभी भी उच्च भंडारण घनत्व और कम लागत से लाभान्वित होता है। 2013 में, सैमसंग ने तीन-स्तरीय सेल के साथ V-NAND (NAND, जिसे 3D NAND भी कहा जाता है) पेश किया, जिसकी मेमोरी क्षमता 128 थी। उन्होंने अपनी TLC V-NAND तकनीक को 256 तक विस्तारित किया2015 में जीबीटी मेमोरी,

चार-स्तरीय सेल
प्रति सेल 4 बिट्स को संग्रह करने वाली मेमोरी को आमतौर पर TLC द्वारा निर्धारित अभिसमय के अनुसार चार-स्तरीय सेल (QLC) कहा जाता है। अपने आविष्कार से पहले, QLC उन सेल को संदर्भित करता था जिनमें 16 वोल्टेज अवस्थाएं हो सकती हैं, यानी वे जो प्रति सेल 4 बिट संग्रह करते हैं।

2009 में, Toshiba और सैनडिस्क ने चार-स्तरीय सेल के साथ NAND फ्लैश मेमोरी चिप पेश की, जो प्रति सेल 4 बिट संग्रह करती है और 64GB की क्षमता रखती है।

सैनडिस्क X4 फ्लैश मेमोरी कार्ड, 2009 में पेश किया गया, NAND मेमोरी पर आधारित पहला उत्पाद था जो प्रति सेल 4 बिट्स को संग्रह करता है, जिसे आमतौर पर चार-लेवल-सेल (QLC) कहा जाता है, प्रत्येक में 16 असतत चार्ज स्तरीय का उपयोग करता है। इन मेमोरी कार्डों में प्रयुक्त QLC चिप्स तोशिबा, सैनडिस्क और एसके हाइनिक्स द्वारा निर्मित किए गए थे।

2017 में, Toshiba ने चार-स्तरीय सेल के साथ V-NAND मेमोरी चिप पेश की, जिसकी संचयन क्षमता 768GB तक है। 2018 में, ADATA, इंटेल, सूक्ष्म प्रौद्योगिकी और सैमसंग ने QLC NAND मेमोरी का उपयोग करके कुछ SSD उत्पाद प्रमोचन किए हैं।

2020 में, सैमसंग ने ग्राहकों के लिए 8 TB तक संचयन स्पेस वाला QLC SSD जारी किया। यह 2020 तक अंतिम ग्राहकों के लिए सबसे बड़ी भंडारण क्षमता वाला SATA SSD है।

यह भी देखें

 * फ्लैश मेमोरी
 * ठोस राज्य ड्राइव
 * स्ट्रैटाफ्लैश

इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

 * फ्लैश मेमोरी
 * त्रुटि सुधार कोड
 * न ही फ्लैश

बाहरी संबंध

 * Linux Memory Technology Devices - NAND
 * Open NAND Flash Interface