Co to jest V-NAND?

V-NAND oznacza Vertical NAND i odnosi się do architektury flash używanej w pamięci flash. Jest to stosunkowo nowa koncepcja, która pojawiła się w produkcji komercyjnej dopiero od 2013 roku, kiedy Samsung stworzył pierwszy produkt z nią wyposażony.

Pionowy NAND można również nazwać 3D NAND i zawiera stosy pamięci z pionowo ułożonymi komórkami. Dzięki temu określony rozmiar chipa ma większą gęstość bitową niż w innym przypadku. Kontrastuje to z 2D NAND – tradycyjną wersją, w której komórki pamięci są zarządzane w dwuwymiarowej matrycy.

Zalety przechowywania 3D są dość oczywiste – więcej miejsca do przechowywania na tym samym obszarze, podobnie jak wieżowiec może pomieścić więcej powierzchni biurowej niż budynek parterowy na działce o tej samej wielkości. Co więcej, dzięki bardzo cienkim krzemowym układom scalonym, układanie wielu warstw jedna na drugiej nie powoduje żadnych szczególnych problemów z wysokością.

Podstawy V-NAND

Oprócz swojej struktury i kształtu 3D, V-NAND nie różni się zbytnio od zwykłych NAND. W swej istocie jest to bramka logiczna, która działa z dwoma ( lub czasem więcej ) wejściami i jednym wyjściem. Wiele bramek NAND jest rozmieszczonych w określony sposób, aby osiągnąć swój cel. NAND został pierwotnie opracowany w latach 80. XX wieku i nadal jest najpopularniejszym rodzajem komórek pamięci flash na rynku. Jej głównym konkurentem jest bramka NOR. Chociaż mają podobną strukturę, komórki NOR i NAND działają inaczej. Używają innej logiki do tworzenia danych wyjściowych na podstawie danych wejściowych. Układ obwodu dla lampy błyskowej NOR ma pewne zalety i wady, co prowadzi do innych przypadków użycia.

Wejście do bramki NAND ma zawsze postać 0 lub 1, a zawsze jest ich co najmniej 2. Komercyjnie można znaleźć do 8 wejść w jednej bramce – ale dwa to standard. Te dwa wejścia są porównywane z tablicą prawdy bramki i na ich podstawie generowane jest wyjście. W przypadku bramek NAND wynik ( ponownie 0 lub 1 ) jest określany przez liczbę wejść o wartości 1.

Jeśli wszystkie wejścia mają wartość 1, wówczas bramka NAND zwraca 0 jako swoje wyjście. Jeśli jedno lub więcej wejść to 0, wyjście to 1, bez względu na wszystko. Jest to bezpośrednie przeciwieństwo logiki NOR. Tam, jeśli wszystkie wejścia są równe 0, bramka zwraca 1. Bez względu na wszystko, jeśli jakiekolwiek wejście jest równe 1, wyjście jest równe 0.

Najnowocześniejsza V-NAND

Obecnie ta technologia jest w ósmej generacji. Od listopada 2022 r. Najbardziej wydajną wersją pionowej pamięci flash NAND jest 1-terabitowa trójpoziomowa komórka V-NAND firmy Samsung. Charakteryzuje się najwyższą gęstością bitową i największą pojemnością ze wszystkich dotychczasowych V-NAND. Bezpośrednim skutkiem wdrożenia tej najnowszej generacji komórek pamięci Flash, następna generacja systemów serwerowych ( ich podstawowe zastosowanie ) będzie miała dostęp do większej ilości pamięci przy mniejszej powierzchni.

Zwiększenie liczby dodatkowych warstw na wierzchu pojedynczej warstwy występującej w 2D NAND w naturalny sposób zwiększa pojemność i wydajność. Zakładając, że dany obszar w 2D NAND ma sto komórek pamięci. V-NAND może na przykład przechowywać trzysta w tej samej przestrzeni, układając trzy warstwy jedna na drugiej. Nowoczesna V-NAND wykorzystuje jednak setki warstw, znacznie zwiększając pojemność pamięci. Oczywiście nadal istnieją ograniczenia, ale pamięć 3D NAND okazała się realną alternatywą dla starszej wersji 2D. Z wyjątkiem wspomnianej powyżej wersji Tb, większość chipów V-NAND w użytku komercyjnym ma obecnie 256 Gb lub 512 Gb. W końcu sama technologia jest wciąż stosunkowo nowa.

Wniosek

V-NAND to technologia specyficzna dla pamięci flash. Polega na układaniu wielu matryc pamięci NAND pionowo jedna na drugiej, z odpowiednią łącznością między warstwami. Pozwala na zwielokrotnienie pojemności pamięci flash przy zachowaniu tego samego rozmiaru bez wprowadzania radykalnych ulepszeń węzłów. Układanie matryc jedna na drugiej zwiększa wysokość chipa flash. Każda matryca jest jednak na tyle cienka, że ​​​​całkowita wysokość jest nadal znikoma, nawet przy setkach warstw.

Ten znaczny wzrost gęstości pamięci masowej doskonale wpływa na pojemność pamięci masowej. Jednak w szczególności w przypadku hiperskalarów wzrost gęstości oferuje określone korzyści. Zmniejszenie liczby potrzebnych szaf serwerowych przy jednoczesnym zwiększeniu pojemności pamięci masowej pomaga zmniejszyć ogólne zużycie energii. Przewaga pojemności V-NAND nad zwykłą pamięcią NAND doprowadziła do całkowitego wyparcia NAND.