V-NANDとは?

V-NAND は Vertical NAND の略で、フラッシュ メモリで使用されるフラッシュ アーキテクチャを指します。これは比較的最近のコンセプトであり、Samsung がそれを特徴とする最初の製品を作成した 2013 年以来、商業生産されているだけです。

縦型 NAND は 3D NAND とも呼ばれ、セルが縦に積み上げられたメモリ スタックが特徴です。これにより、特定のチップサイズで、そうでない場合よりも高いビット密度を持つことができます。これは、メモリ セルが 2 次元マトリックスで管理される従来のバージョンである 2D NAND とは対照的です。

3D ストレージの利点は非常に単純です。高層ビルが、同じサイズの区画にある 1 階建てのビルよりも多くのオフィス スペースを収容できるのと同じように、同じエリアにより多くのストレージ スペースを確保できます。さらに、非常に薄いシリコン チップのおかげで、互いの上に複数の層を積み重ねても、特定の高さの問題は発生しません。

V-NANDの基礎

その構造と 3D 形状を除けば、V-NAND は通常の NAND と大差ありません。本質的には、2 つ (場合によってはそれ以上) の入力と 1 つの出力で動作する論理ゲートです。複数の NAND ゲートは、その目的を達成するために特定の方法で配置されます。NAND は 1980 年代に最初に開発され、現在でも市場で最も人気のあるタイプのフラッシュ メモリ セルです。その主な競合相手は NOR ゲートです。NOR セルと NAND セルは構造は似ていますが、動作が異なります。それらは、与えられた入力から出力を作成するために異なるロジックを使用します。NOR フラッシュの回路レイアウトにはいくつかの長所と短所があり、他のユース ケースにつながります。

NAND ゲートへの入力は常に 0 または 1 のいずれかの形式であり、常に少なくとも 2 つ存在します。商業的には、1 つのゲートに最大 8 つの入力がある場合がありますが、2 つが標準です。これら 2 つの入力は、ゲートの真理値表に対してチェックされ、それらに基づいて出力が生成されます。NAND ゲートの場合、結果 (ここでも 0 または 1 のいずれか) は、1 である入力の数によって決まります。

すべての入力が 1 の場合、NAND ゲートは出力として 0 を返します。1 つ以上の入力が 0 の場合、出力は何があっても 1 です。これは、NOR ロジックの正反対です。そこでは、すべての入力が 0 の場合、ゲートは 1 を返します。何があっても、入力が 1 の場合、出力は 0 です。

最先端のV-NAND

現在、このテクノロジーは第 8 世代になっています。2022 年 11 月の時点で、垂直型 NAND フラッシュの最も高性能なバージョンは、Samsung の 1 テラビット トリプルレベル セル V-NAND です。これまでの V-NAND の中で最高のビット密度と最高のストレージ容量を備えています。この最新世代のフラッシュ メモリ セルを実装した直接的な結果として、次世代のサーバー システム (主な用途) は、より小さなフットプリントでより多くのストレージにアクセスできるようになります。

2D NAND に見られる単一の層の上に追加の層を増やすと、自然に容量とパフォーマンスが向上します。2D NAND の特定の領域に 100 個のメモリ セルがあると仮定します。V-NAND は、たとえば、3 つのレイヤーを積み重ねることで、同じスペースに 300 個を格納できます。ただし、最新の V-NAND は何百ものレイヤーを使用しており、ストレージ容量が大幅に増加しています。もちろん、まだ制限はありますが、3D NAND は古い 2D バージョンの実行可能な代替手段であることが証明されています。上記の Tb バージョンを除いて、現在商用で使用されているほとんどの V-NAND チップは 256Gb または 512Gb のいずれかです。結局のところ、テクノロジー自体はまだ比較的新しいものです。

結論

V-NAND はフラッシュメモリ固有の技術です。これには、NAND メモリの複数のダイを互いの上に垂直にスタックし、レイヤー間の適切な接続性を確保する必要があります。これにより、劇的なノードの改善を行うことなく、同じフットプリントを維持しながらフラッシュ メモリの容量を増やすことができます。チップを積み重ねると、フラッシュ チップの高さが高くなります。ただし、各ダイは十分に薄いため、何百もの層があっても全体の高さは無視できます。

このストレージ密度の大幅な増加は、ストレージ容量に優れています。ただし、特にハイパースカラーの場合、密度の増加は特定の利点をもたらします。ストレージ容量を増やしながら必要なサーバー ラックの数を減らすことで、全体的な電力消費を削減できます。通常の NAND メモリに対する V-NAND の容量の利点により、NAND は完全に取って代わられました。



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