Quest-ce que la V-NAND ?

V-NAND signifie Vertical NAND et fait référence à l'architecture flash utilisée dans la mémoire flash. C'est un concept relativement récent qui n'est dans la fabrication commerciale que depuis 2013, lorsque Samsung a créé le premier produit qui le présente.

La NAND verticale peut également être appelée NAND 3D et comporte des piles de mémoire avec des cellules empilées verticalement. Cela permet à une taille de puce spécifique d'avoir une densité de bits plus élevée qu'elle ne le pourrait autrement. Cela contraste avec la NAND 2D - la version traditionnelle où les cellules de mémoire sont gérées dans une matrice bidimensionnelle.

Les avantages du stockage 3D sont assez simples - plus d'espace de stockage dans la même zone, un peu comme la façon dont un immeuble de grande hauteur peut contenir plus d'espace de bureau qu'un immeuble à un étage sur un terrain de taille identique. De plus, grâce aux puces de silicium très fines, l'empilement de plusieurs couches les unes sur les autres ne crée pas de problèmes de hauteur particuliers.

Les bases de la V-NAND

Outre sa structure et sa forme 3D, la V-NAND n'est pas trop différente de la NAND ordinaire. C'est, à la base, une porte logique qui fonctionne avec deux ( ou parfois plus ) entrées et une sortie. Plusieurs portes NAND sont disposées de manière spécifique pour atteindre leur objectif. NAND a été initialement développé dans les années 1980 et reste le type de cellule de mémoire flash le plus populaire sur le marché. Son principal concurrent est la porte NOR. Bien que structurées de la même manière, les cellules NOR et NAND fonctionnent différemment. Ils utilisent une logique différente pour créer des sorties à partir des entrées qui leur sont données. La disposition du circuit pour le flash NOR offre certains avantages et inconvénients, conduisant à d'autres cas d'utilisation.

L'entrée dans une porte NAND est toujours sous la forme d'un 0 ou d'un 1, et il y en a toujours au moins 2. Dans le commerce, vous pouvez trouver jusqu'à 8 entrées dans une porte - mais deux sont la norme. Ces deux entrées sont vérifiées par rapport à la table de vérité de la porte et une sortie est générée en fonction de celles-ci. Dans le cas des portes NAND, le résultat ( encore une fois, un 0 ou un 1 ) est déterminé par le nombre d'entrées qui sont un 1.

Si toutes les entrées sont à 1, la porte NAND renvoie un 0 en sortie. Si une ou plusieurs entrées sont à 0, la sortie est à 1, quoi qu'il arrive. C'est l'opposé direct de la logique NOR. Là, si toutes les entrées sont à 0, la porte renvoie un 1. Quoi qu'il en soit, si une entrée est à 1, la sortie est à 0.

V-NAND de pointe

À l'heure actuelle, cette technologie en est à sa 8e génération. Depuis novembre 2022, la version la plus performante du flash NAND vertical est la cellule V-NAND à trois niveaux de 1 térabit de Samsung. Il présente la densité de bits la plus élevée et la capacité de stockage la plus élevée de tous les V-NAND à ce jour. En conséquence directe de la mise en œuvre de cette nouvelle génération de cellules de mémoire Flash, la prochaine génération de systèmes de serveurs ( leur utilisation principale ) aura accès à plus de stockage avec un encombrement réduit.

L'augmentation des couches supplémentaires au-dessus de la couche singulière trouvée dans la NAND 2D augmente naturellement la capacité et les performances. En supposant qu'une zone donnée dans la NAND 2D comporte une centaine de cellules de mémoire. La V-NAND pourrait, par exemple, en stocker trois cents dans le même espace en empilant trois couches les unes sur les autres. Cependant, la V-NAND moderne utilise des centaines de couches, ce qui augmente considérablement la capacité de stockage. Il y a bien sûr encore des limitations, mais la NAND 3D s'est avérée être une alternative viable à l'ancienne version 2D. À l'exception de la version Tb mentionnée ci-dessus, la plupart des puces V-NAND à usage commercial ont actuellement 256 Go ou 512 Go. La technologie elle-même est encore relativement nouvelle, après tout.

Conclusion

V-NAND est une technologie spécifique à la mémoire flash. Cela implique d'empiler plusieurs matrices de mémoire NAND verticalement les unes sur les autres, avec la connectivité appropriée entre les couches. Il permet de multiplier la capacité de la mémoire flash tout en conservant la même empreinte sans apporter d'améliorations spectaculaires aux nœuds. L'empilement des matrices les unes sur les autres augmente la hauteur de la puce flash. Chaque matrice, cependant, est suffisamment mince pour que la hauteur totale soit encore négligeable, même avec des centaines de couches.

Cette augmentation significative de la densité de stockage est excellente pour la capacité de stockage. Pour les hyperscalaires en particulier, cependant, l'augmentation de la densité offre des avantages spécifiques. La réduction du nombre de racks de serveurs nécessaires tout en augmentant la capacité de stockage permet de réduire la consommation électrique globale. L'avantage de capacité de la V-NAND par rapport à la mémoire NAND ordinaire a conduit à la supplantation complète de la NAND.