Multi Level Cell (MLC) ist eine Ausführungsform von Flash-Speichern. Im Gegensatz zu Single Level Cells ( SLC), die in einer Speicherzelle 1 Bit speichern, speichern Multi-Level- Zellen 2 Bits pro Speicherzelle und Triple-Level-Zellen 3 Bits und haben gegenüber den Single Level Cells eine wesentlich höhere Speicherdichte. Multi Level Cells und Triple Level Cells ( TLC) arbeiten mit mehreren diskreten Ladungsniveaus des Floating-Gate. Eingesetzt wird die MLC-Technologie u.a. in NAND-Flashs.
Da bei einem MLC-Baustein für 2 Bits vier verschiedene Ladungspegel in einem einzigen Transistor unterschieden werden müssen, muss die Steuerung der Ladungspegel exakt sein. Eine vierpegelige MLC- Zelle kann vier unterschiedliche Zustände unterscheiden: 00, 01, 10 und 11.
Der Zustand 00 steht für voll programmiert, 01 für teilweise programmiert, 10 für teilweise gelöscht und 11 für komplett gelöscht. Bei einer Triple Level Cell (TLC), die drei Informationsbits speichern kann, müssen acht verschiedene Ladungspegel eingehalten werden. Der exakte Ladezustand und dessen Auslesung gestalten sich als äußerst kritisch und setzen präzise Leseschaltungen voraus. Als Weiterentwicklung gibt es die Quadruple Level Cell ( QLC), die mit sechzehn verschiedenen Ladungspegeln arbeitet und sechzehn verschiedene Binärzustände speichern kann.
Der hohe Aufwand für das exakte Auslesen des Ladungspegels reduziert die Schreib- und Lesegeschwindigkeit, außerdem steigt die Fehlerrate. Aus diesem Grund arbeiten MLC-Bausteine mit Fehlerkorrekturverfahren wie dem BCH-Code ( Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code), benannt nach dessen Entwickler R. C. Bose, D. K. Chaudhuri und A. Hocquenghem. Der BCH-Code eignet sich speziell für Fehlerkorrektur von mehreren 1-Bit- Fehlern in längeren Datenworten. MLC-Zellen sind langsamer als Single Level Cells und haben wesentlich weniger Schreibzyklen: ca. 3.000 bis 10.000 anstelle von 100.000 der Single Level Cells (SLC). Dieser Nachteil konnte mit der eMLC-Technik (Enterprise) kompensiert werden. eMLC-Zellen bringen es auf 20.000 bis 30.000 Schreibzyklen.