Ce este V-NAND?

V-NAND înseamnă Vertical NAND și se referă la arhitectura flash utilizată în memoria flash. Este un concept relativ recent care se află în producția comercială abia din 2013, când Samsung a creat primul produs care îl prezintă.

NAND vertical poate fi numit și NAND 3D și are stive de memorie cu celule stivuite vertical. Acest lucru permite unei anumite dimensiuni de cip să aibă o densitate de biți mai mare decât ar putea altfel. Acest lucru este în contrast cu 2D NAND - versiunea tradițională în care celulele de memorie sunt gestionate într-o matrice bidimensională.

Avantajele stocării 3D sunt destul de simple – mai mult spațiu de depozitare în aceeași zonă, așa cum o clădire mare poate conține mai mult spațiu de birouri decât o clădire cu un singur etaj pe o parcelă de dimensiuni identice. În plus, datorită chipurilor de siliciu foarte subțiri, stivuirea mai multor straturi unul peste altul nu creează probleme speciale de înălțime.

Bazele V-NAND

Pe lângă structura și forma sa 3D, V-NAND nu este prea diferit de NAND obișnuit. Este, în esență, o poartă logică care funcționează cu două ( sau uneori mai multe ) intrări și o ieșire. Mai multe porți NAND sunt aranjate în moduri specifice pentru a-și atinge scopul. NAND a fost dezvoltat inițial în anii 1980 și este încă cel mai popular tip de celulă de memorie flash de pe piață. Principalul său concurent este poarta NOR. Deși sunt structurate în mod similar, celulele NOR și NAND funcționează diferit. Ei folosesc o logică diferită pentru a crea ieșiri din intrările care le sunt date. Dispunerea circuitului pentru flash NOR oferă unele avantaje și dezavantaje, ceea ce duce la alte cazuri de utilizare.

Intrarea într-o poartă NAND este întotdeauna fie sub forma unui 0, fie a unui 1 și există întotdeauna cel puțin 2. Din punct de vedere comercial, s-ar putea găsi până la 8 intrări într-o singură poartă - dar două este standardul. Aceste două intrări sunt verificate cu tabelul de adevăr al porții și o ieșire este generată pe baza lor. În cazul porților NAND, rezultatul ( din nou, fie un 0, fie un 1 ) este determinat de câte intrări sunt un 1.

Dacă toate intrările sunt 1, atunci poarta NAND returnează 0 ca ieșire. Dacă una sau mai multe intrări sunt 0, ieșirea este 1, indiferent de ce. Acesta este direct opusul logicii NOR. Acolo, dacă toate intrările sunt 0, poarta returnează un 1. Indiferent de ce, dacă orice intrare este un 1, ieșirea este 0.

De vârf V-NAND

Până acum, această tehnologie este la a 8-a generație. Din noiembrie 2022, cea mai performantă versiune a blițului Vertical NAND este celula V-NAND cu trei niveluri de 1 terabit de la Samsung. Are cea mai mare densitate de biți și cea mai mare capacitate de stocare dintre orice V-NAND până în prezent. Ca rezultat direct al implementării acestei noi generații de celule de memorie Flash, următoarea generație de sisteme server ( utilizarea lor principală ) va avea acces la mai mult spațiu de stocare cu o amprentă mai mică.

Creșterea straturilor suplimentare deasupra stratului singular găsit în 2D NAND crește în mod natural capacitatea și performanța. Presupunând că o zonă dată în 2D NAND are o sută de celule de memorie. V-NAND ar putea, de exemplu, să stocheze trei sute în același spațiu prin stivuirea a trei straturi unul peste altul. V-NAND modern, totuși, utilizează sute de straturi, crescând semnificativ capacitatea de stocare. Există, desigur, încă limitări, dar 3D NAND s-a dovedit a fi o alternativă viabilă la versiunea 2D mai veche. Cu excepția versiunii Tb menționată mai sus, majoritatea cipurilor V-NAND în uz comercial au în prezent fie 256Gb, fie 512Gb. La urma urmei, tehnologia în sine este încă relativ nouă.

Concluzie

V-NAND este o tehnologie specifică memoriei flash. Aceasta implică stivuirea mai multor matrițe de memorie NAND vertical una peste alta, cu conectivitate adecvată între straturi. Permite multiplicarea capacității memoriei flash, păstrând în același timp aceeași amprentă fără a aduce îmbunătățiri dramatice ale nodurilor. Stivuirea matrițelor una peste alta mărește înălțimea cipului flash. Fiecare matriță, totuși, este suficient de subțire încât înălțimea totală este încă neglijabilă, chiar și cu sute de straturi.

Această creștere semnificativă a densității de stocare este excelentă pentru capacitatea de stocare. Cu toate acestea, în special pentru hiperscalari, creșterea densității oferă beneficii specifice. Reducerea numărului de rafturi de servere sunt necesare în același timp cu creșterea capacității de stocare contribuie la reducerea consumului general de energie. Avantajul capacității V-NAND față de memoria NAND obișnuită a condus la înlocuirea completă a NAND.