Nella parte precedente è stato descritto il principio di funzionamento in lettura e scrittura di una cella di memoria flash SLC.
Applicando un solo valore di tensione, è possibile scrivere un bit nella cella. Nelle memorie flash MLC, invece, si possono applicare diversi valori di tensione durante il processo di scrittura, in modo da memorizzare più livelli di carica e dunque più informazioni.
Il processo di scrittura è però più complesso, in quanto non si può passare istantaneamente da uno stato all’altro come avviene nelle memorie SLC. Infatti, la modifica del livello di carica prevede tre operazioni successive: cancellazione (prima scrittura) per svuotare il gate flottante (azzeramento della carica), lettura per confermare l’avvenuto svuotamento e seconda scrittura per memorizzare il livello desiderato.
È chiaro dunque il motivo della minore velocità di scrittura nelle memorie MLC. Ma ciò comporta anche una minore durata per questo tipo di memorie, problema che si è cercato di ridurre con una particolare tecnica che verrà descritta in seguito.
Come abbiamo detto, in una cella di tipo MLC a 4 livelli (come in figura) è possibile memorizzare 4 coppie di bit (00, 01, 10, 11), per cui la lettura di una coppia di bit richiede almeno due letture successive. Si applica al gate di controllo un valore intermedio di tensione (valore di riferimento) e un sensore di cella verifica il passaggio di corrente tra source e drain. Il controller riceve l’informazione corrispondente e invia al gate uno degli altri due valori di tensione, riuscendo a leggere la coppia di bit memorizzata nella cella.
Ovviamente la capacità delle MLC può essere incrementata aggiungendo ulteriori livelli di carica, ma è richiesto un processo produttivo molto più raffinato e complessi sistemi di controllo degli errori, in quanto i livelli saranno più “vicini” in termini di tensioni di riferimento.
Gli SSD di tipo MLC, a causa delle ripetute scritture, possiedono una vita media inferiore a quella degli SSD di tipo SLC. Il dielettrico, che viene attraversato dagli elettroni un numero elevato di volte, perde le sue proprietà isolanti e ciò comporta un numero finito di cicli di cancellazione-scrittura con conseguente danneggiamento dei dati memorizzati.