Co to jest pamięć flash 3D NAND?

Pamięć flash NAND to technologia używana do przechowywania danych we wszystkich produktach pamięci flash, takich jak dyski SSD. Wiele nowoczesnych produktów NAND flash jest reklamowanych jako 3D NAND flash lub V-NAND. Ten rodzaj pamięci układa komórki pamięci pionowo w układzie flash, ale co to oznacza i dlaczego jest lepsze?

Wskazówka: pamięć flash 3D NAND to inna koncepcja niż MLC, TLC i QLC. 3D NAND odnosi się do struktury fizycznie układających się komórek pamięci w pionie i poziomie. MLC lub komórka wielopoziomowa wraz z komórkami trzy- i czteropoziomowymi odnoszą się do liczby bitów danych, które może przechowywać pojedyncza komórka, co zwiększa liczbę różnych poziomów energii.

Co to jest pamięć flash NAND?

NAND flash to rodzaj pamięci flash opartej na logicznej bramce NAND. Bramka NAND jest fałszywa tylko wtedy, gdy wszystkie jej dane wejściowe są prawdziwe, a NAND oznacza „Not AND”.

Pamięć flash zbudowana jest na stosunkowo prostej zasadzie. Istnieją dwa kable zasilające, źródło i odpływ. Pomiędzy nimi znajduje się bramka pływająca i bramka kontrolna, wszystkie umieszczone na podłożu z krzemu. Pamięć flash NAND łączy ze sobą szereg komórek jedna po drugiej, ale działa zgodnie z tą samą zasadą. Aby ustawić komórkę NAND na binarną 1, prąd elektryczny jest doprowadzany do pływającej bramki, gdzie jest uwięziony przez izolację z tlenku krzemu. Aby rozładować ogniwo, wprowadza się więcej zmian, aż osiągnie próg, w którym może przeskoczyć do odpływu.

Komórka NAND jest odczytywana przez przyłożenie ładunku elektrycznego do bramki kontrolnej. Obecność ładunku elektrycznego w bramce pływającej zwiększa ilość napięcia, które należy przyłożyć do bramki sterującej, aby przewodziła. Jeśli do przewodzenia prądu przez bramkę kontrolną potrzebna jest tylko niewielka ilość napięcia, wartość pamięci wynosi 0, jeśli wymagane jest większe napięcie, wartość pamięci wynosi 1.

Zwiększenie pojemności pamięci

Historycznie pojemność pamięci flash została zwiększona dzięki opracowaniu nowych sposobów zmniejszania rozmiaru komponentów i umieszczania ich bliżej siebie. Zasadniczo pozwala to na upakowanie komórek flash bliżej siebie. Niestety, istnieje limit tego, jak małe mogą być te komórki pamięci, zanim ładunek elektryczny użyty do ich obsługi będzie w stanie przeskoczyć z jednej komórki do drugiej i sprawić, że całość stanie się bezużyteczna.

Aby obejść ten problem, zmieniono kształt krzemowego podłoża, na którym umieszczone są komórki pamięci. Tworząc podłoże w cylindryczne kształty, z których każdy może mieć wiele komórek pamięci, a następnie umieszczając te cylindry pionowo obok siebie, można znacznie zwiększyć powierzchnię komórek pamięci. Dzięki zwiększonej powierzchni można umieścić więcej komórek pamięci w tej samej objętości, co znacznie zwiększa pojemność pamięci dla chipa NAND flash o tym samym rozmiarze.

Dlaczego pamięć 3D NAND jest lepsza?

3D NAND ma nie tylko większą gęstość pamięci, ale metoda produkcji wymagana do stworzenia struktury jest w rzeczywistości łatwiejsza do stworzenia niż w przypadku tradycyjnego układu NAND. Oznacza to, że 3D NAND ma zarówno większą pojemność, jak i niższy koszt.

Co więcej, pamięć 3D NAND jest również dwukrotnie szybsza zarówno przy prędkości odczytu, jak i zapisu niż tradycyjna pamięć flash NAND. Ma również do dziesięciu razy dłuższą żywotność i zużywa mniej więcej połowę energii.