目前業內最具爭議的話題莫過於nand快閃儲存器的兩大架構mlc和slc了，這兩種架構最大的區別是訪問技術不同，由此也帶來了製造成本、工藝要求、輔助電路、訪問次數上的迥異。從短期發展來看，slc架構在使用上優勢較為明顯，也因此成為了部分廠商炫耀產品的資本。然而mlc架構具有成本低廉、單片容量較slc成倍增大等優勢，長遠來看勢必會成為nand快閃儲存器的下一代主流架構。現在購買隨身數碼影音產品也許我們還在為快閃儲存器晶元採用了哪種架構而顧慮，但在不久的將來這種顧慮會完全消失，為什麼呢？且聽筆者慢慢分析。
nand快閃儲存器可分為三大架構，分別是單層式儲存（single level cell），即slc；多層式儲存（multi level cell），即mlc；多位式儲存（multi bit cell），即mbc。mlc是英特爾（intel）在2023年9月最先研發成功的，其原理是將兩個位的資訊存入乙個浮動柵（floating gate，快閃儲存器儲存單元中存放電荷的部分），然後利用不同電位的電荷，透過記憶體儲存格的電壓控制精準讀寫。講白話點就是乙個cell存放多個bit，現在常見的mlc架構快閃儲存器每cell可存放2bit，容量是同等slc架構晶元的2倍，目前三星、東芝、海力士（hynix）、imft(英特爾與美光合資公司)、瑞薩（renesas）都是此技術的使用者，而且這個隊伍還在不斷壯大，其發展速度遠快於曾經的slc架構。
slc技術與eeprom原理類似，只是在浮置閘極（floating gate）與源極（source gate）之中的氧化薄膜更薄，其資料的寫入是透過對浮置閘極的電荷加電壓，然後可以透過源極，即可將所儲存的電荷消除，採用這樣的方式便可儲存每1個資訊位，這種技術的單一位方式能提供快速的程式程式設計與讀取，不過此技術受限於低矽效率的問題，必須由較先進的流程強化技術才能向上提公升slc製程技術，單片容量目前已經很難再有大的突破，似乎已經發展到了盡頭。
mbc是英飛凌（infineon）與賽芬半導體（saifun semiconductors）合資利用nrom技術共同開發的nand架構，技術上的問題目前還沒有得到廣泛應用。網上相關資料也非常有限，加之主題和篇幅關係，就不做深入**了。
對mlc和slc兩大架構現在網上存在乙個普遍的認識誤區，那就是大家都認為mlc架構的nand快閃儲存器是劣品，只有slc架構的nand快閃儲存器才能在質量上有保障。殊不知採用mlc架構的nand快閃儲存器產品在2023年就已經投入市場使用，至今也沒有見哪位使用者說自己曾經購買的大容量cf、sd卡有質量問題。可能你會說這是暫時的，日後肯定出問題，那麼我們就先來回憶一下mlc的發展歷程以及slc目前的發展狀況再來給這個假設做定論吧。
mlc技術開始公升溫應該說是從2023年2月東芝推出了第一款mlc架構nand flash開始，當時作為nand flash的主導企業三星電子對此架構很是不屑，依舊我行我素大力推行slc架構。第二年也就是2023年4月東芝接續推出了採用mlc技術的4gbit和8gbit nand flash，顯然這對於本來就以容量見長的nand快閃儲存器更是如虎添翼。三星電子長期以來一直倡導slc架構，聲稱slc優於mlc，但該公司於2004和2023年發表的關於mlc技術的isscc**卻初步顯示它的看法發生了轉變。三星在其**上仍未提供關於mlc快閃儲存器的任何營銷材料，但此時卻已經開發出了一款4gbit的mlc nand快閃儲存器。該產品的裸片面積是156mm2，比東芝的90nm工藝mlc nand快閃儲存器大了18mm2。兩家主流nand快閃儲存器廠商在mlc架構上的競爭就從這時開始正式打響了。除了這三星和東芝這兩家外，現在擁有了英特爾mlc技術的im科技公司更是在工藝和mlc上都希望超越競爭對手，大有後來者居上的衝勁。mlc技術的競爭就這樣如火如荼地進行著。
另一方面我們再來看看slc技術，訪問原理上slc架構是0和1兩個充電值，即每cell只能訪問1bit資料，有點兒類似於開關電路，雖然簡單但卻非常穩定。如同電腦的cpu部件一樣，要想在一定體積裡容納更多的電晶體數，就必須提高生產工藝水平，減小單電晶體體積。目前slc技術受限於低矽效率問題，要想大幅度提高製程技術就必須採用更先進的流程強化技術，這就意味著廠商必須更換現有的生產裝置，投入大不說而且還是個無底洞。而mlc架構可以一次儲存4個以上的充電值，因此擁有比較好的儲存密度，再加上可利用現有的生產裝置來提高產品容量，廠商即享有生產成本上的優勢同時產品良率又得到了保證，自然比slc架構更受歡迎。
既然mlc架構技術上更加先進，同時又具備成本和良率等優勢，那為什麼遲遲得不到使用者的認同呢。除了認識上的誤區外，mlc架構nand flash確實存在著讓使用者難以容忍的缺點，但這都只是暫時的。為了讓大家能更直觀清楚地認識這兩種架構的優缺點，我們來做一下技術引數上的對比。
首先是訪問次數。mlc架構理論上只能承受約1萬次的資料寫入，而slc架構可承受約10萬次，是mlc的10倍。這其中也存在乙個誤區，網上很多**都有寫mlc和slc知識普及的文章，筆者一一拜讀過，可以說內容不夠嚴謹，多數都是你抄我我抄你，相互抄來抄去，連錯誤之處也都完全相同，對網友很不負責。就拿訪問次數來說吧，這個1萬次指的是資料寫入次數，而非資料寫入加讀取的總次數。資料讀取次數的多寡對快閃儲存器壽命有一定影響，但絕非像寫入那樣嚴重，這個壽命值正隨著mlc技術的不斷發展和完善而改變著。mlc技術並非一家廠商壟斷，像東芝（toshiba）已生產了好幾代mlc架構nand快閃儲存器，包括前不久宣布和美國sandisk公司共同開發的採用最先進56nm工藝的16gb（2gigabyte）和8gb（1gigabyte）mlc nand快閃儲存器，16gb是單晶元的業內最大容量。
東芝在mlc快閃儲存器設計方面擁有經驗與技術，去年東芝利用90nm工藝與三星的73nm產品競爭。東芝90nm mlc快閃儲存器的位密度達29 mbits/ mm2，超過了三星的73nm快閃儲存器（位密度為25.8 mbits/mm2）。對於給定的儲存密度，東芝快閃儲存器的裸片面積也比三星的要小。例如東芝的4-gbit 90nm nand裸片面積是138 mm2，而三星的4-gbit 73nm nand裸片面積是156 mm2，這使東芝在成本方面更具競爭力。三星方面現在正奮起直追，與東芝之間的競爭異常激烈。再加上imft、海力士等廠商的參與，mlc技術發展勢頭迅猛，今天mlc nand flash寫壽命還只有1萬次，明天也許就會是2萬次、3萬次甚至達到與slc同等級別的10萬次，這是完全有可能的。
其次是讀取和寫入速度。這裡仍存在認識上的誤區，所有快閃儲存器晶元讀取、寫入或擦除資料都是在快閃儲存器控制晶元下完成的，快閃儲存器控制晶元的速度決定了快閃儲存器裡資料的讀取、擦除或是重新寫入的速度。可能你會拿現成的例子來辯駁，為什麼在同樣的控制晶元、同樣的外圍電路下slc速度比mlc快。首先就mlc架構目前與之搭配的控制技術來講這點筆者並不否認，但如果認清其中的原因你就不會再說slc在速度方面存在優勢了。slc技術被開發的年頭遠早於mlc技術，與之相匹配的控制晶元技術上已經非常成熟，筆者評測過的slc產品資料寫入速度最快能達到9664kb/s（
kiss ks900），讀取速度最快能達到13138kb/s（
mobiblu dah-1700），而同樣在高速usb2.0介面協議下寫入速度最慢的還不足1500kb/s，讀取速度最慢的也沒有超過2000kb/s。都是slc快閃儲存器晶元，都是高速usb2.0介面協議，為什麼差別會如此大。筆者請教了一位業內資深設計師，得到的答案是快閃儲存器控制晶元效能低，且與快閃儲存器之間的相容性不好，這類產品不僅速度慢而且在資料操作時出錯的概率也大。這個問題在mlc快閃儲存器剛投入市場時同樣也困擾著mlc技術的發展，好在去年12月我們終於看到了曙光。這就是擎泰科技（skymedi corporation）為我們帶來的新一代高速usb2.0控制晶元sk6281及sd 2.0/mmc 4.2的combo快閃記憶卡控制晶元sk6621，在mlc nand快閃儲存器的支援與速度效能上皆有良好表現。其所支援的mlc晶元已經達到了class4的傳輸速度。
第三是功耗。slc架構由於每cell僅存放1bit資料，故只有高和低2種電平狀態，使用1.8v的電壓就可以驅動。而mlc架構每cell需要存放多個bit，即電平至少要被分為4檔（存放2bit），所以需要有3.3v及以上的電壓才能驅動。最近傳來好訊息，英特爾新推出的65奈米mlc寫入速度較以前產品提公升了二倍，而工作電壓僅為1.8v，並且憑藉低功耗和深層關機模式，其電池使用時間也得到了延長。
第四是出錯率。在一次讀寫中slc只有0或1兩種狀態，這種技術能提供快速的程式程式設計與讀取，簡單點說每cell就像我們日常生活中使用的開關一樣，只有開和關兩種狀態，非常穩定，就算其中乙個cell損壞，對整體的效能也不會有影響。在一次讀寫中mlc有四種狀態（以每cell訪問2bit為例），這就意味著mlc儲存時要更精確地控制每個儲存單元的充電電壓，讀寫時就需要更長的充電時間來保證資料的可靠性。它已經不再是簡單的開關電路，而是要控制四種不同的狀態，這在產品的出錯率方面和穩定性方面有較大要求，而且一旦出現錯誤，就會導致2倍及以上的資料損壞，所以mlc對製造工藝和控制晶元有著更高的要求。目前一些***主控制晶元已經採用了硬體4bit ecc校驗，這樣就可以使mlc的出錯率和對機器效能的影響減小到最低。
第五是製造成本。為什麼硬碟容量在成倍增大的同時生產成本卻能保持不變，簡單點說就是在同樣面積的碟片上儲存更多的資料，也就是所謂的儲存密度增大了。mlc技術與之非常類似，原來每cell僅存放1bit資料，而現在每cell能存放2bit甚至更多資料，這些都是在儲存體體積不增大的前提下實現的，所以相同容量大小的mlc nand flash製造成本要遠低於slc nand flash。
綜上所述，mlc技術是今後nand flash的發展趨勢，就像cpu單核心、雙核心、四核心一樣，mlc技術通過每cell儲存更多的bit來實現容量上的成倍跨越，直至更先進的架構問世。而slc短期內仍然會是市場的佼佼者，但隨著mlc技術的不斷發展和完善，slc必將退出歷史的舞台。
Nandflash之MLC和SLC的區別
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SLC和MLC的區別
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SLC和MLC的實現機制
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