ما هو V-NAND؟

يرمز V-NAND إلى Vertical NAND ويشير إلى بنية الفلاش المستخدمة في ذاكرة الفلاش. إنه مفهوم حديث نسبيًا كان فقط في التصنيع التجاري منذ عام 2013 عندما أنشأت Samsung أول منتج يعرضه.

يمكن أيضًا تسمية NAND العمودي بـ 3D NAND وتتميز بتكديس ذاكرة مع خلايا مكدسة رأسياً. هذا يسمح لحجم رقاقة معين أن يكون له كثافة بت أعلى مما يمكن أن يكون. هذا على عكس 2D NAND - الإصدار التقليدي حيث يتم إدارة خلايا الذاكرة في مصفوفة ثنائية الأبعاد.

مزايا التخزين ثلاثي الأبعاد واضحة جدًا - مساحة تخزين أكبر في نفس المنطقة ، تشبه إلى حد كبير كيف يمكن لمبنى شاهق أن يحتوي على مساحة مكتبية أكبر من مبنى من طابق واحد على قطعة أرض بنفس الحجم. علاوة على ذلك ، بفضل رقائق السيليكون الرقيقة جدًا ، لا يؤدي تكديس طبقات متعددة فوق بعضها إلى حدوث أي مشكلات ارتفاع معينة.

أساسيات V-NAND

إلى جانب هيكلها وشكلها ثلاثي الأبعاد ، لا تختلف V-NAND كثيرًا عن NAND العادية. إنها ، في جوهرها ، بوابة منطقية تعمل بمدخلين ( أو في بعض الأحيان أكثر ) ومخرج واحد. يتم ترتيب بوابات NAND المتعددة بطرق محددة لتحقيق الغرض منها. تم تطوير NAND في البداية في الثمانينيات ولا يزال أكثر أنواع خلايا ذاكرة الفلاش شيوعًا في السوق. منافسها الرئيسي هو بوابة NOR. بينما يتم تنظيمها بشكل مشابه ، تعمل خلايا NOR و NAND بشكل مختلف. يستخدمون منطقًا مختلفًا لإنشاء مخرجات من المدخلات المعطاة لهم. يوفر تخطيط الدائرة لفلاش NOR بعض المزايا والعيوب ، مما يؤدي إلى حالات استخدام أخرى.

يكون الإدخال في بوابة NAND دائمًا إما على شكل 0 أو 1 ، وهناك دائمًا ما لا يقل عن 2. تجاريًا ، قد تجد ما يصل إلى 8 مدخلات في بوابة واحدة - ولكن اثنين هو المعيار. يتم فحص هذين المُدخَلين مقابل جدول الحقيقة الخاص بالبوابة ، ويتم إنشاء ناتج بناءً عليهما. في حالة بوابات NAND ، يتم تحديد النتيجة ( مرة أخرى ، إما 0 أو 1 ) من خلال عدد المدخلات 1.

إذا كانت جميع المدخلات 1 ، فإن بوابة NAND ترجع 0 كإخراج لها. إذا كان أحد المدخلات واحدًا أو أكثر يساوي 0 ، يكون الناتج 1 ، بغض النظر عن أي شيء. هذا هو العكس المباشر لمنطق NOR. هناك ، إذا كانت جميع المدخلات 0 ، ترجع البوابة 1. بغض النظر عما إذا كان أي إدخال هو 1 ، يكون الناتج 0.

أحدث طراز V-NAND

الآن ، هذه التكنولوجيا في جيلها الثامن. اعتبارًا من نوفمبر 2022 ، كان الإصدار الأكثر أداءً من فلاشات Vertical NAND هو V-NAND ذو الخلية الثلاثية 1 تيرابايت من سامسونج. يتميز بأعلى كثافة بت وأعلى سعة تخزين من أي V-NAND حتى الآن. كنتيجة مباشرة لتنفيذ هذا الجيل الأحدث من خلايا ذاكرة فلاش ، فإن الجيل التالي من أنظمة الخادم ( استخدامها الأساسي ) سيكون له حق الوصول إلى المزيد من التخزين مع مساحة أصغر.

تؤدي زيادة الطبقات الإضافية أعلى الطبقة الفردية الموجودة في 2D NAND إلى تعزيز السعة والأداء بشكل طبيعي. بافتراض أن منطقة معينة في 2D NAND بها مائة خلية ذاكرة. يمكن لـ V-NAND ، على سبيل المثال ، تخزين ثلاثمائة في نفس المساحة عن طريق تكديس ثلاث طبقات فوق بعضها البعض. ومع ذلك ، تستخدم V-NAND الحديثة مئات الطبقات ، مما يزيد بشكل كبير من سعة التخزين. بالطبع ، لا تزال هناك قيود ، ولكن أثبتت 3D NAND أنها بديل قابل للتطبيق للإصدار ثنائي الأبعاد الأقدم. باستثناء إصدار Tb المذكور أعلاه ، فإن معظم شرائح V-NAND المستخدمة حاليًا إما 256 جيجا بايت أو 512 جيجا بايت. التكنولوجيا نفسها لا تزال جديدة نسبيًا ، بعد كل شيء.

خاتمة

V-NAND هي تقنية خاصة بذاكرة الفلاش. إنه ينطوي على تكديس عدة قوالب لذاكرة NAND عموديًا فوق بعضها البعض ، مع الاتصال المناسب بين الطبقات. يسمح بضرب سعة ذاكرة الفلاش مع الاحتفاظ بنفس البصمة دون إجراء تحسينات كبيرة على العقدة. يؤدي تكديس القوالب فوق بعضها إلى زيادة ارتفاع شريحة الفلاش. ومع ذلك ، فإن كل قالب رقيق بدرجة كافية بحيث لا يزال الارتفاع الإجمالي ضئيلًا ، حتى مع وجود مئات الطبقات.

هذه الزيادة الكبيرة في كثافة التخزين ممتازة لسعة التخزين. ومع ذلك ، فبالنسبة لفرط السكالار على وجه الخصوص ، توفر زيادة الكثافة مزايا محددة. يساعد تقليل عدد رفوف الخوادم المطلوبة مع زيادة سعة التخزين في تقليل الاستهلاك الكلي للطاقة. أدت ميزة سعة V-NAND على ذاكرة NAND العادية إلى استبدال NAND بالكامل.