SSD หรือ Solid State Drive ในท้องตลาดปัจจุบันใช้เทคโนโลยีหน่วยความจำ 3D NAND Flash มีเซลล์เก็บข้อมูล (Storage Cell) เป็นหัวใจสำคัญในการพัฒนาปริมาณความจุ ราคา และอายุในการใช้งาน (ความสามารถในการลบ และเขียนข้อมูลซ้ำ) ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับประเภทของเซลล์ที่ใช้ในการผลิต

3D NAND เป็นเทคโนโลยีการเพิ่มเลเยอร์เซลล์เก็บข้อมูลในแนวสูง ยิ่งมีจำนวนชั้นที่สูงขึ้น ความจุก็มากขึ้น ต่างจากเทคโนโลยีก่อนหน้าที่เรียก 2D NAND ที่หากต้องการเพิ่มความจุ จะต้องเพิ่มจำนวนชิป NAND ในแนวราบ (วางชิปเรียงต่อกันออกไป) ซึ่งก็ไม่สามารถเพิ่มได้มากนักเพราะติดที่ขนาดกว้างยาวมาตรฐานของตัว SSD ก็มีพื้นที่จำกัด

ประเภทของเซลล์เก็บข้อมูลในชิป NAND

ในปัจจุบัน SSD สามารถแบ่งตามประเภทของชิป NAND Flash ได้เป็น 4 รูปแบบ SLC MLC TLC และ QLC โดยความต่างหลักๆ ก็คือความสามารถในการเก็บบันทึกข้อมูลใน 1 เซลล์

1. SLC – Single-level cell “เทคโนโลยีแรกเริ่ม เก่า แต่เก๋าที่สุด”
ชิป NAND ที่ มีความซับซ้อนน้อยที่สุด แต่ก็รองรับความเร็วในการอ่าน และเขียนข้อมูลได้เร็วแบบที่แทบจะไม่มี Error และยังมีอายุการใช้งานสูงสุด โดย SLC รองรับการจัดเก็บข้อมูลแบบ 1 Bit ต่อ 1 Cell เท่านั้น ทำให้การผลิต SCL ที่มีความจุสูงต้องใช้ต้นทุนในการผลิตชิปที่สูงมาก เรียกได้ว่าเป็นชิปที่เน้นในเชิงคุณภาพก็ว่าได้ เพราะทั้งเร็วที่สุด และมีอายุการเขียนข้อมูลถึง 100,000 Cycle ต่อ 1 เซลล์

2. MLC – Multi-level cell “งานคุณภาพ ปริมาณความจุที่มากขึ้น”
ชิป MLC ถูกพัฒนาให้มีชั้นเลเยอร์ในการเก็บข้อมูลที่มากกว่า และมีการแบ่งให้ใน 1 Cell รองรับการเก็บข้อมูลได้ 2 Bit ว่าง่ายๆ ก็คือชิปขนาดเดียวกันกับ SLC แต่เก็บข้อมูลได้มากกว่า 2-3 เท่านะ ด้วยความซับซ้อนจากการแบ่ง และบีบอัดเซลล์ช้อมูลนี้ก็ทำให้ความเร็วในการเขียนอ่าน และมีอายุการใช้งานที่ลดลงจาก SLC เล็กน้อย แต่ในภาพรวม MLC ก็ถือเป็นหน่วยความจำ NAND ที่ที่ตอบโจทย์ได้ดีทั้งในแง่ “คุณภาพ” และ “ปริมาณ” คือจ่ายถูกกว่า SLC และก็ได้ปริมาณความจุที่เยอะสมราคามากขึ้น
ในทางทฤษฎี MLC รองรับ การลบ และบันทึกข้อมูล ที่ 10,000 ครั้งต่อเซลล์ แต่ก็ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะมีการใช้เสริมซอฟท์แวร์ภายในชิปที่ช่วยในการยืดอายุของชิปให้รองรับการบันทึกข้อมูลได้มากขึ้นถึง 30,000 ครั้ง

3. TLC – Triple-level cell “ความจุคุ้มราคา มาตรฐานที่คุณเข้าถึงได้”
จัดเก็บแบบ 3 bit ต่อ 1 cell ขนาดของเซลล์เก็บข้อมูลเล็กกว่า MLC และมีอายุการใช้งานที่สั้นกว่า มีอายุเพียงราวๆ -3,000 Cycle ต่อเซลล์เท่านั้น เป็นรูปแบบชิปที่นิยมใช้ในอุปกรณ์ขนาดเล็ก สมาร์ทโฟน และ On-Board NAND (ชิปความจำแบบฝังบนเมนบอร์ด) อีกทั้งยังเป็นชิปที่ใช้กับ SSD ราคากลาง และเป็นที่นิยมใช้สำหรับผู้ใช้สินค้าทั่วไป

4.QLC Quad-level cell “ถูก จุใจ ให้เยอะมาก อายุการใช้งานเป็นรอง”
เทคโนโลยีชิปล่าสุดที่ทำให้คุณเป็นเจ้าของ SSD 1TB ได้ในราคาเพียง 3,000 – 4,000 บาทเท่านั้น QLC สามารถเก็บข้อมูลได้ 4 bit ต่อ 1 cell แต่ก็มีอายุการใช้งานที่น้อยมากเพียง 300 การเขียนต่อเซลล์เท่านั้น (แต่ด้วยซอฟท์แวร์จัดการชิปของผู้ผลิตก็สามารถเพิ่มอายุการเขียนข้อมูลได้เป็น 1,000 ครั้งโดยประมาณ) และยังเป็น SSD ที่มีความเร็วน้อยที่สุดจากความซับซ้อนของเซลล์ข้อมูลที่ถูกบีบอัดยิบย่อยจำนวนมาก แต่ก็ยังคงความเร็วสูงในระดับ 500 MB/s ขึ้นไป

QLC ในปัจจุบันจะเหมาะสำหรับการใช้งานด้าน Gaming และสื่อบันเทิง มากกว่าการใช้เป็นหน่วยความจำเพื่อการใช้งานเชิงธุรกิจ เพราะมีอายุการเขียนข้อมูลที่น้อย

TLC และ QLC ที่มีอายุการเขียนซ้ำน้อยก็ไม่ใช่เรื่องน่าห่วง

เพราะผู้ผลิตจะมีการพัฒนาชิป และ Firmware ให้มีการจัดการอ่านเขียนในแต่ละเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดก็ช่วยยืดอายุในการใช้งานได้มาก 2 – 3 เท่า ทำให้ภาพรวมของอายุการใช้งานที่ออกมา เรียกได้ว่า SSD อาจจะอยู่ได้นานกว่าตัวเครื่องคอมพิวเตอร์เสียอีก

นอกจากการเพิ่มจำนวนความจุต่อเซลล์แล้ว อีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ทำให้ SSD ถูกลงมากคือการเพิ่ม “จำนวนชั้น” หรือ Layer ของเซลล์เก็บข้อมูลของชิป 3D NAND

ปัจจุบัน SSD ที่วางขายส่วนใหญ่มีจำนวนชั้นเซลล์เก็บข้อมูล 64 ชั้น (เริ่มผลิตสู่ตลาดในปี 2017) ในขณะที่บางรุ่นเป็นแบบ 72 ชั้น และเริ่มมีการผลิตแบบ 96 ชั้นสู่ตลาดแล้วในปี 2019 นี้ การพัฒนาชั้นเซลล์เก็บข้อมูลเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ทำให้ SSD มีราคาลดลงอย่างรวดเร็ว เพราะการพัฒนาโครงสร้างจำนวนชั้นเซลล์นั้นไม่ได้มีต้นทุนที่สูงมาก ในขณะที่ต้นทุนในกระบวนการผลิตก็แทบไม่ได้ต่างจากการผลิตแบบ 64 ชั้น แต่กลับได้จำนวนชั้นเซลล์ที่มากขึ้นพร้อมความจุเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิม

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง

SSD และ HDD ต่างกันอย่างไร