NAND فلیش SLC، MLC، TLC، QLC کے SSD چپس کے مختلف درجات کے درمیان فرق کو سمجھیں۔

NAND فلیش کا پورا نام فلیش میموری ہے، جس کا تعلق ایک نان وولیٹائل میموری ڈیوائس (Non-volatile Memory Device) سے ہے۔یہ تیرتے گیٹ کے ٹرانزسٹر ڈیزائن پر مبنی ہے، اور چارجز تیرتے گیٹ کے ذریعے لگائے جاتے ہیں۔چونکہ تیرتا ہوا گیٹ برقی طور پر الگ تھلگ ہوتا ہے، اس لیے گیٹ تک پہنچنے والے الیکٹران وولٹیج کو ہٹانے کے بعد بھی پھنس جاتے ہیں۔یہ فلیش عدم اتار چڑھاؤ کی دلیل ہے۔ڈیٹا ایسے آلات میں محفوظ کیا جاتا ہے اور بجلی بند ہونے کے باوجود ضائع نہیں ہوگا۔
مختلف نینو ٹیکنالوجی کے مطابق، NAND Flash نے SLC سے MLC، اور پھر TLC میں تبدیلی کا تجربہ کیا ہے، اور QLC کی طرف بڑھ رہا ہے۔NAND فلیش بڑی صلاحیت اور تیز لکھنے کی رفتار کی وجہ سے eMMC/eMCP، U ڈسک، SSD، آٹوموبائل، انٹرنیٹ آف تھنگز اور دیگر شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

SLC (انگریزی مکمل نام (Single-level Cell - SLC) ایک واحد سطح کا ذخیرہ ہے
SLC ٹیکنالوجی کی خصوصیت یہ ہے کہ تیرتے گیٹ اور سورس کے درمیان آکسائیڈ فلم پتلی ہوتی ہے۔ڈیٹا لکھتے وقت، ذخیرہ شدہ چارج کو تیرتے گیٹ کے چارج پر وولٹیج لگا کر اور پھر ماخذ سے گزر کر ختم کیا جا سکتا ہے۔، یعنی 0 اور 1 کی صرف دو وولٹیج تبدیلیاں 1 انفارمیشن یونٹ، یعنی 1 بٹ/سیل کو محفوظ کر سکتی ہیں، جس کی خصوصیات تیز رفتار، لمبی زندگی اور مضبوط کارکردگی ہے۔نقصان یہ ہے کہ صلاحیت کم ہے اور قیمت زیادہ ہے۔

MLC (انگریزی پورا نام Multi-level Cell – MLC) ایک ملٹی لیئر اسٹوریج ہے۔
Intel (Intel) نے پہلی بار ستمبر 1997 میں MLC کو کامیابی کے ساتھ تیار کیا۔ اس کا کام معلومات کی دو اکائیوں کو ایک Floating Gate (وہ حصہ جہاں چارج فلیش میموری سیل میں محفوظ کیا جاتا ہے) میں ذخیرہ کرنا ہے، اور پھر مختلف پوٹینشل (Level) کے چارج کو استعمال کرنا ہے۔ )، میموری میں محفوظ وولٹیج کنٹرول کے ذریعے درست پڑھنا اور لکھنا۔
یعنی 2bit/cell، ہر سیل یونٹ 2bit معلومات محفوظ کرتا ہے، زیادہ پیچیدہ وولٹیج کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے، 00، 01، 10، 11 کی چار تبدیلیاں ہوتی ہیں، رفتار عام طور پر اوسط ہوتی ہے، زندگی اوسط ہوتی ہے، قیمت اوسط ہوتی ہے، تقریباً 3000—10000 بار مٹانے اور لکھنے کی زندگی۔ MLC بڑی تعداد میں وولٹیج گریڈ کا استعمال کرکے کام کرتا ہے، ہر سیل ڈیٹا کے دو بٹس کو اسٹور کرتا ہے، اور ڈیٹا کی کثافت نسبتاً بڑی ہوتی ہے، اور ایک وقت میں 4 سے زیادہ اقدار کو اسٹور کرسکتی ہے۔لہذا، MLC فن تعمیر میں بہتر اسٹوریج کثافت ہوسکتی ہے.

TLC (انگریزی مکمل نام Trinary-Level Cell) تین درجے کا ذخیرہ ہے۔
TLC فی سیل 3 بٹ ہے۔ہر سیل یونٹ 3 بٹ معلومات کو ذخیرہ کرتا ہے، جو MLC سے 1/2 زیادہ ڈیٹا ذخیرہ کر سکتا ہے۔000 سے 001 تک 8 قسم کی وولٹیج تبدیلیاں ہوتی ہیں، یعنی 3bit/cell۔8LC نامی فلیش مینوفیکچررز بھی ہیں۔مطلوبہ رسائی کا وقت زیادہ ہے، لہذا منتقلی کی رفتار سست ہے۔
TLC کا فائدہ یہ ہے کہ قیمت سستی ہے، پیداواری لاگت فی میگا بائٹ سب سے کم ہے، اور قیمت سستی ہے، لیکن زندگی مختصر ہے، صرف 1000-3000 مٹانے اور دوبارہ لکھنے والی زندگی، لیکن بھاری آزمائشی TLC ذرات SSD کر سکتے ہیں۔ عام طور پر 5 سال سے زیادہ استعمال کیا جاتا ہے۔

QLC (انگریزی پورا نام Quadruple-level Cell) فور لیئر اسٹوریج یونٹ
QLC کو 4bit MLC بھی کہا جا سکتا ہے، ایک چار لیئر اسٹوریج یونٹ، یعنی 4bits/cell۔وولٹیج میں 16 تبدیلیاں ہیں، لیکن صلاحیت میں 33% اضافہ کیا جا سکتا ہے، یعنی TLC کے مقابلے تحریری کارکردگی اور مٹانے والی زندگی مزید کم ہو جائے گی۔مخصوص کارکردگی کے ٹیسٹ میں، میگنیشیم نے تجربات کیے ہیں۔پڑھنے کی رفتار کے لحاظ سے، دونوں SATA انٹرفیس 540MB/S تک پہنچ سکتے ہیں۔QLC لکھنے کی رفتار میں بدتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے، کیونکہ اس کا P/E پروگرامنگ کا وقت MLC اور TLC سے لمبا ہے، رفتار سست ہے، اور مسلسل لکھنے کی رفتار 520MB/s سے 360MB/s تک ہے، بے ترتیب کارکردگی 9500 IOPS سے گھٹ کر 5000 رہ گئی ہے۔ IOPS، تقریباً نصف کا نقصان۔

PS: ہر سیل یونٹ میں جتنا زیادہ ڈیٹا ذخیرہ ہوتا ہے، فی یونٹ رقبہ کی گنجائش اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے، لیکن ساتھ ہی، یہ مختلف وولٹیج کی حالتوں میں اضافے کا باعث بنتی ہے، جس پر قابو پانا زیادہ مشکل ہوتا ہے، اس لیے NAND فلیش چپ کا استحکام بدتر ہو جاتا ہے، اور سروس کی زندگی مختصر ہو جاتی ہے، ہر ایک کے اپنے فوائد اور نقصانات ہیں۔

(NAND فلیش پڑھنے اور لکھنے کی زندگی صرف حوالہ کے لیے ہے)
یہ دیکھنا مشکل نہیں ہے کہ NAND فلیش میموری کی چار اقسام کی کارکردگی مختلف ہے۔SLC کی فی یونٹ صلاحیت کی قیمت NAND فلیش میموری پارٹیکلز کی دیگر اقسام سے زیادہ ہے، لیکن اس کے ڈیٹا کو برقرار رکھنے کا وقت زیادہ ہے اور پڑھنے کی رفتار تیز ہے۔QLC بڑی صلاحیت اور کم لاگت کا حامل ہے، لیکن اس کی کم وشوسنییتا اور لمبی عمر کی وجہ سے کوتاہیوں اور دیگر کوتاہیوں کو ابھی مزید تیار کرنے کی ضرورت ہے۔

پیداواری لاگت، پڑھنے اور لکھنے کی رفتار اور سروس لائف کے نقطہ نظر سے، چار زمروں کی درجہ بندی یہ ہے:
SLC>MLC>TLC>QLC؛
موجودہ مرکزی دھارے کے حل MLC اور TLC ہیں۔SLC کا مقصد بنیادی طور پر فوجی اور انٹرپرائز ایپلی کیشنز ہے، جس میں تیز رفتار تحریر، کم غلطی کی شرح، اور طویل پائیداری ہے۔MLC کا مقصد بنیادی طور پر صارفین کے درجے کی ایپلی کیشنز ہے، اس کی صلاحیت SLC سے 2 گنا زیادہ ہے، کم قیمت، USB فلیش ڈرائیوز، موبائل فونز، ڈیجیٹل کیمروں اور دیگر میموری کارڈز کے لیے موزوں ہے، اور آج کل صارفین کے گریڈ SSD میں بھی بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ .

NAND فلیش میموری کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: 2D ڈھانچہ اور 3D ڈھانچہ مختلف مقامی ڈھانچے کے مطابق۔فلوٹنگ گیٹ ٹرانزسٹرز بنیادی طور پر 2D فلیش کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جبکہ 3D فلیش بنیادی طور پر CT ٹرانزسٹرز اور فلوٹنگ گیٹ استعمال کرتے ہیں۔سیمی کنڈکٹر ہے، سی ٹی ایک انسولیٹر ہے، دونوں فطرت اور اصول میں مختلف ہیں۔فرق یہ ہے:

2D ڈھانچہ NAND فلیش
میموری سیلز کا 2D ڈھانچہ صرف چپ کے XY جہاز میں ترتیب دیا جاتا ہے، لہذا 2D فلیش ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے اسی ویفر میں زیادہ کثافت حاصل کرنے کا واحد طریقہ عمل نوڈ کو سکڑنا ہے۔
منفی پہلو یہ ہے کہ NAND فلیش میں غلطیاں چھوٹے نوڈس کے لیے زیادہ ہوتی ہیں۔اس کے علاوہ، سب سے چھوٹے پروسیس نوڈ کی ایک حد ہے جسے استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اسٹوریج کی کثافت زیادہ نہیں ہے۔

3D ڈھانچہ NAND فلیش
سٹوریج کی کثافت کو بڑھانے کے لیے، مینوفیکچررز نے 3D NAND یا V-NAND (عمودی NAND) ٹیکنالوجی تیار کی ہے، جو Z-plane میں میموری سیلز کو اسی ویفر پر اسٹیک کرتی ہے۔

3D NAND فلیش میں، میموری سیلز 2D NAND میں افقی تاروں کی بجائے عمودی تاروں کے طور پر جڑے ہوتے ہیں، اور اس طرح سے تعمیر کرنا اسی چپ کے علاقے کے لیے زیادہ کثافت حاصل کرنے میں مدد کرتا ہے۔پہلی 3D فلیش مصنوعات کی 24 پرتیں تھیں۔