تکنولوژی NAND یکی از پایه‌های اصلی در ساخت حافظه‌های فلش و SSDها است. این تکنولوژی به دلیل قابلیت ذخیره‌سازی داده‌ها به صورت غیر فرار (حتی در صورت قطع برق داده‌ها حفظ می‌شوند)، سرعت بالا و تراکم بالا، به طور گسترده‌ای در دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ساختار سلول NAND

هر سلول NAND از یک ترانزیستور شناور (Floating-Gate Transistor) تشکیل شده است و این ترانزیستور به گونه‌ای طراحی شده است که می‌تواند یک بار الکتریکی را در گیت خود ذخیره کند. وجود یا عدم وجود این بار، نشان‌دهنده مقدار 0 یا 1 در سلول است. با تغییر مقدار این بار، می‌توان اطلاعات را در سلول ذخیره و بازیابی کرد.

انواع سلولهای NAND

همانطور که قبلا اشاره شد، سلول‌های NAND به چند دسته تقسیم می‌شوند:

SLC (Single-Level Cell) .1 : در هر سلول SLC تنها یک بیت اطلاعات ذخیره می‌شود. این نوع سلول‌ها بالاترین سرعت و دوام را دارند اما ظرفیت کمتری نسبت به انواع دیگر دارند.

• مزایا:
• سرعت بسیار بالا: به دلیل سادگی ساختار، سرعت خواندن و نوشتن در سلول‌های SLC بسیار بالا است.
• دوام بالا: سلول‌های SLC می‌توانند تعداد بسیار زیادی چرخه خواندن و نوشتن را تحمل کنند.
• معایب:
• ظرفیت پایین: به دلیل اینکه هر سلول فقط یک بیت را ذخیره می‌کند، ظرفیت کل حافظه نسبت به سایر انواع کمتر است.
• قیمت بالا: به دلیل ساختار ساده و هزینه تولید بالا، قیمت سلول‌های SLC بیشتر از سایر انواع است.
• کاربردها:
• دستگاه‌های صنعتی: در دستگاه‌هایی که به سرعت و دوام بسیار بالا نیاز دارند، مانند دستگاه‌های شبکه و سرورها.
• کاربردهای نظامی: در دستگاه‌هایی که نیاز به اطمینان‌پذیری بالا دارند.

MLC (Multi-Level Cell) .2: در هر سلول MLC چندین سطح ولتاژ تعریف می‌شود که هر سطح نشان‌دهنده یک مقدار متفاوت است. به این ترتیب، می‌توان چندین بیت اطلاعات را در هر سلول ذخیره کرد. MLCها نسبت به SLCها ظرفیت بیشتری دارند اما سرعت و دوام کمتری دارند.

• مزایا:
• ظرفیت بالا: نسبت به سلول‌های SLC، ظرفیت بیشتری دارند.
• قیمت مناسب: قیمت سلول‌های MLC نسبت به SLC کمتر است.
• معایب:
• سرعت کمتر: سرعت خواندن و نوشتن در سلول‌های MLC نسبت به SLC کمتر است.
• دوام کمتر: سلول‌های MLC تعداد چرخه خواندن و نوشتن کمتری را نسبت به SLC تحمل می‌کنند.
• کاربردها:
• SSDهای مصرفی: رایج‌ترین نوع سلول در SSDهای مصرفی است.
• کارت‌های حافظه: در کارت‌های حافظه SD و microSD استفاده می‌شود.

TLC (Triple-Level Cell). 3: در TLC، هر سلول می‌تواند سه بیت اطلاعات را ذخیره کند. این نوع سلول‌ها ظرفیت بسیار بالایی دارند اما سرعت و دوام آن‌ها کمتر از MLCها است.

• مزایا:
• ظرفیت بسیار بالا: نسبت به MLC، ظرفیت بسیار بالاتری دارند.
• قیمت پایین: قیمت سلول‌های TLC نسبت به MLC و SLC کمتر است.
• معایب:
• سرعت پایین‌تر: سرعت خواندن و نوشتن در سلول‌های TLC نسبت به MLC و SLC کمتر است.
• دوام کمتر: دوام سلول‌های TLC نسبت به MLC و SLC کمتر است.
• کاربردها:
• SSDهای با ظرفیت بالا: در SSDهایی با ظرفیت بالا مانند SSDهای 2 ترابایتی و بیشتر استفاده می‌شود.
• هارد دیسک‌های هیبریدی (SSHD): در قسمت حافظه کش این هارد دیسک‌ها استفاده می‌شود.

QLC (Quad-Level Cell) .4: در QLC، هر سلول می‌تواند چهار بیت اطلاعات را ذخیره کند. این نوع سلول‌ها بالاترین ظرفیت را دارند اما سرعت و دوام آن‌ها پایین‌تر است.

• مزایا:
• ظرفیت بسیار بالا: بالاترین ظرفیت را در بین انواع سلول‌های NAND دارند.
• قیمت بسیار پایین: قیمت سلول‌های QLC بسیار پایین است.
• معایب:
• سرعت بسیار پایین: سرعت خواندن و نوشتن در سلول‌های QLC بسیار پایین است.
• دوام بسیار کم: دوام سلول‌های QLC بسیار کم است.
• کاربردها:
• SSDهای با ظرفیت بسیار بالا: در SSDهایی با ظرفیت بسیار بالا مانند SSDهای 4 ترابایتی و بیشتر استفاده می‌شود.
• دستگاه‌های ذخیره‌سازی شبکه (NAS): در دستگاه‌های NAS برای ذخیره‌سازی داده‌های حجیم استفاده می‌شود.

جدول مقایسه انواع NAND

نوع سلول	ظرفیت	سرعت	دوام	قیمت	کاربردها
SLC	کم	بسیار بالا	بسیار بالا	بالا	دستگاه‌های صنعتی، کاربردهای نظامی
MLC	متوسط	بالا	متوسط	متوسط	SSDهای مصرفی، کارت‌های حافظه
TLC	بالا	متوسط	پایین	پایین	SSDهای با ظرفیت بالا، SSHD
QLC	بسیار بالا	بسیار پایین	بسیار پایین	بسیار پایین	SSDهای با ظرفیت بسیار بالا، NAS

انتخاب نوع سلول NAND مناسب:

انتخاب نوع سلول NAND بستگی به نیازهای شما دارد. اگر به سرعت و دوام بسیار بالا نیاز دارید، سلول‌های SLC مناسب هستند. اگر به ظرفیت بالا و قیمت پایین نیاز دارید، سلول‌های QLC مناسب هستند. برای مصارف عمومی، سلول‌های MLC و TLC گزینه‌های مناسبی هستند.

توجه: با پیشرفت تکنولوژی، ممکن است انواع جدیدی از سلول‌های NAND با ویژگی‌های بهتر معرفی شوند.

تکنولوژی‌های جدید در سلول‌های NAND

• 3D NAND: در این تکنولوژی، سلول‌های NAND به صورت لایه‌های عمودی بر روی هم قرار می‌گیرند که باعث افزایش ظرفیت و کاهش ابعاد می‌شود.
• PLC (Penta-Level Cell): این نوع سلول‌ها می‌توانند پنج بیت اطلاعات را در هر سلول ذخیره کنند.

کاربردهای سلول‌های NAND

• SSDها: رایج‌ترین کاربرد سلول‌های NAND در ساخت SSDها است.
• فلش مموری‌ها: در ساخت فلش مموری‌های USB، کارت‌های حافظه و … استفاده می‌شود.
• گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها: برای ذخیره‌سازی داده‌های سیستم عامل و برنامه‌ها استفاده می‌شود.
• دستگاه‌های ذخیره‌سازی شبکه (NAS): برای ذخیره‌سازی داده‌های شبکه استفاده می‌شود.

آینده سلول‌های NAND

با پیشرفت تکنولوژی، انتظار می‌رود که سلول‌های NAND ظرفیت، سرعت و دوام بیشتری پیدا کنند. همچنین، با کاهش قیمت‌ها، SSDهای مبتنی بر NAND به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار خواهند گرفت.