O que é V-NAND?

V-NAND significa Vertical NAND e refere-se à arquitetura flash usada na memória flash. É um conceito relativamente recente que só está na fabricação comercial desde 2013, quando a Samsung criou o primeiro produto com ele.

O NAND vertical também pode ser chamado de NAND 3D e apresenta pilhas de memória com células empilhadas verticalmente. Isso permite que um tamanho de chip específico tenha uma densidade de bits maior do que poderia. Isso contrasta com o 2D NAND – a versão tradicional em que as células de memória são gerenciadas em uma matriz bidimensional.

As vantagens do armazenamento 3D são bastante diretas – mais espaço de armazenamento na mesma área, da mesma forma que um prédio alto pode conter mais espaço para escritórios do que um prédio de um andar em um terreno de tamanho idêntico. Além disso, graças aos chips de silício muito finos, empilhar várias camadas umas sobre as outras não cria nenhum problema específico de altura.

O básico do V-NAND

Além de sua estrutura e formato 3D, o V-NAND não é muito diferente do NAND comum. É, em sua essência, uma porta lógica que opera com duas ( ou às vezes mais ) entradas e uma saída. Vários portões NAND são organizados de maneiras específicas para atingir seu objetivo. A NAND foi inicialmente desenvolvida na década de 1980 e ainda é o tipo de célula de memória flash mais popular do mercado. Seu principal concorrente é a porta NOR. Embora estruturadas de maneira semelhante, as células NOR e NAND funcionam de maneira diferente. Eles usam uma lógica diferente para criar saídas a partir das entradas que recebem. O layout do circuito para flash NOR oferece algumas vantagens e desvantagens, levando a outros casos de uso.

A entrada em uma porta NAND está sempre na forma de 0 ou 1, e sempre há pelo menos 2. Comercialmente, você pode encontrar até 8 entradas em uma porta - mas duas é o padrão. Essas duas entradas são verificadas em relação à tabela verdade do portão e uma saída é gerada com base nelas. No caso de portas NAND, o resultado ( novamente, 0 ou 1 ) é determinado por quantas entradas são 1.

Se todas as entradas forem 1, a porta NAND retornará 0 como saída. Se uma ou mais entradas são 0s, a saída é 1, não importa o quê. Este é o oposto direto da lógica NOR. Lá, se todas as entradas forem 0, o portão retornará 1. Não importa o que aconteça, se qualquer entrada for 1, a saída será 0.

Vanguarda V-NAND

Até agora, esta tecnologia está em sua 8ª geração. Em novembro de 2022, a versão de alto desempenho do flash NAND vertical é a célula V-NAND de nível triplo de 1 terabit da Samsung. Possui a maior densidade de bits e a maior capacidade de armazenamento de qualquer V-NAND até o momento. Como resultado direto da implementação desta mais nova geração de células de memória Flash, a próxima geração de sistemas de servidor ( seu principal uso ) terá acesso a mais armazenamento com uma pegada menor.

O aumento de camadas adicionais sobre a camada singular encontrada em 2D NAND aumenta naturalmente a capacidade e o desempenho. Supondo que uma determinada área em 2D NAND tenha cem células de memória. O V-NAND poderia, por exemplo, armazenar trezentos no mesmo espaço empilhando três camadas umas sobre as outras. O V-NAND moderno, no entanto, usa centenas de camadas, aumentando significativamente a capacidade de armazenamento. É claro que ainda existem limitações, mas o 3D NAND provou ser uma alternativa viável à versão 2D mais antiga. Com exceção da versão Tb mencionada acima, a maioria dos chips V-NAND em uso comercial atualmente possui 256 Gb ou 512 Gb. Afinal, a tecnologia em si ainda é relativamente nova.

Conclusão

V-NAND é uma tecnologia específica de memória flash. Envolve empilhar várias matrizes de memória NAND verticalmente umas sobre as outras, com a conectividade apropriada entre as camadas. Ele permite que a capacidade da memória flash seja multiplicada enquanto mantém o mesmo espaço sem fazer melhorias drásticas nos nós. O empilhamento de matrizes umas sobre as outras aumenta a altura do chip flash. Cada dado, no entanto, é fino o suficiente para que a altura total ainda seja insignificante, mesmo com centenas de camadas.

Esse aumento significativo na densidade de armazenamento é excelente para a capacidade de armazenamento. Para hiperescalares em particular, no entanto, o aumento da densidade oferece benefícios específicos. Reduzir quantos racks de servidores são necessários e aumentar a capacidade de armazenamento ajuda a reduzir o consumo geral de energia. A vantagem de capacidade do V-NAND sobre a memória NAND regular levou a NAND a ser totalmente substituída.