¿Qué es V-NAND?

V-NAND significa Vertical NAND y se refiere a la arquitectura flash utilizada en la memoria flash. Es un concepto relativamente reciente que solo ha estado en fabricación comercial desde 2013 cuando Samsung creó el primer producto que lo presenta.

Vertical NAND también se puede llamar 3D NAND y presenta pilas de memoria con celdas apiladas verticalmente. Esto permite que un tamaño de chip específico tenga una densidad de bits más alta de lo que podría ser. Esto contrasta con 2D NAND, la versión tradicional en la que las celdas de memoria se gestionan en una matriz bidimensional.

Las ventajas del almacenamiento 3D son bastante sencillas: más espacio de almacenamiento en la misma área, muy parecido a cómo un edificio de gran altura puede contener más espacio de oficinas que un edificio de un solo piso en una parcela de tamaño idéntico. Además, gracias a los chips de silicio muy delgados, apilar varias capas una encima de la otra no crea ningún problema de altura en particular.

Los fundamentos de V-NAND

Además de su estructura y forma 3D, V-NAND no es muy diferente de la NAND normal. Es, en esencia, una puerta lógica que opera con dos ( oa veces más ) entradas y una salida. Las compuertas NAND múltiples se organizan de formas específicas para lograr su propósito. NAND se desarrolló inicialmente en la década de 1980 y sigue siendo el tipo de celda de memoria flash más popular del mercado. Su principal competidor es la puerta NOR. Si bien tienen una estructura similar, las celdas NOR y NAND funcionan de manera diferente. Utilizan una lógica diferente para crear salidas a partir de las entradas que reciben. El diseño del circuito para NOR flash ofrece algunas ventajas y desventajas, lo que lleva a otros casos de uso.

La entrada en una puerta NAND siempre tiene la forma de 0 o 1, y siempre hay al menos 2. Comercialmente, puede encontrar hasta 8 entradas en una puerta, pero dos es el estándar. Estas dos entradas se comparan con la tabla de verdad de la puerta y se genera una salida basada en ellas. En el caso de las puertas NAND, el resultado ( nuevamente, un 0 o un 1 ) está determinado por cuántas entradas son un 1.

Si todas las entradas son 1, entonces la puerta NAND devuelve un 0 como salida. Si una o más entradas son 0, la salida es 1, pase lo que pase. Este es el opuesto directo de la lógica NOR. Allí, si todas las entradas son 0, la puerta devuelve un 1. Pase lo que pase, si alguna entrada es un 1, la salida es 0.

V-NAND de vanguardia

Por ahora, esta tecnología está en su octava generación. A partir de noviembre de 2022, la versión de mayor rendimiento de Vertical NAND flash es la celda V-NAND de triple nivel de 1 terabit de Samsung. Cuenta con la mayor densidad de bits y la mayor capacidad de almacenamiento de cualquier V-NAND hasta la fecha. Como resultado directo de la implementación de esta nueva generación de celdas de memoria Flash, la próxima generación de sistemas de servidor ( su uso principal ) tendrá acceso a más almacenamiento con un espacio más pequeño.

El aumento de capas adicionales sobre la capa singular que se encuentra en 2D NAND aumenta naturalmente la capacidad y el rendimiento. Suponiendo que un área determinada en 2D NAND tiene cien celdas de memoria. V-NAND podría, por ejemplo, almacenar trescientos en el mismo espacio apilando tres capas una encima de la otra. Sin embargo, la V-NAND moderna utiliza cientos de capas, lo que aumenta significativamente la capacidad de almacenamiento. Por supuesto, todavía existen limitaciones, pero 3D NAND ha demostrado ser una alternativa viable a la versión 2D anterior. Con la excepción de la versión Tb mencionada anteriormente, la mayoría de los chips V-NAND en uso comercial actualmente tienen 256 Gb o 512 Gb. Después de todo, la tecnología en sí todavía es relativamente nueva.

Conclusión

V-NAND es una tecnología específica de memoria flash. Implica apilar varios troqueles de memoria NAND verticalmente uno encima del otro, con la conectividad adecuada entre capas. Permite que la capacidad de la memoria flash se multiplique manteniendo el mismo espacio sin realizar mejoras drásticas en los nodos. Apilar troqueles uno encima del otro aumenta la altura del chip flash. Sin embargo, cada troquel es lo suficientemente delgado como para que la altura total siga siendo insignificante, incluso con cientos de capas.

Este aumento significativo en la densidad de almacenamiento es excelente para la capacidad de almacenamiento. Sin embargo, para los hiperescalares en particular, el aumento de la densidad ofrece beneficios específicos. Reducir la cantidad de racks de servidores necesarios y aumentar la capacidad de almacenamiento ayuda a reducir el consumo general de energía. La ventaja de capacidad de V-NAND sobre la memoria NAND regular ha llevado a que NAND sea reemplazada por completo.