3D NAND Flash คืออะไร?

หน่วยความจำแฟลช NAND เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการจัดเก็บข้อมูลในผลิตภัณฑ์หน่วยความจำแฟลชทั้งหมด เช่น SSD ผลิตภัณฑ์แฟลช NAND สมัยใหม่จำนวนมากได้รับการโฆษณาเป็นแฟลช 3D NAND หรือ V-NAND หน่วยความจำประเภทนี้จะซ้อนเซลล์หน่วยความจำในแนวตั้งในชิปแฟลช แต่มันหมายความว่าอย่างไร และเหตุใดจึงดีกว่า

เคล็ดลับ: แฟลช 3D NAND เป็นแนวคิดที่แตกต่างจาก MLC, TLC และ QLC 3D NAND หมายถึงโครงสร้างของเซลล์หน่วยความจำที่ซ้อนกันในแนวตั้งและแนวนอน MLC หรือเซลล์หลายระดับพร้อมกับเซลล์สามระดับและสี่ระดับหมายถึงจำนวนบิตของข้อมูลที่เซลล์เดียวสามารถจัดเก็บได้ ซึ่งจะเพิ่มจำนวนระดับพลังงานที่แตกต่างกัน

แฟลช NAND คืออะไร?

แฟลช NAND เป็นหน่วยความจำแฟลชประเภทหนึ่งที่ใช้เกท NAND แบบลอจิคัล ประตู NAND เป็นเท็จเท่านั้น หากอินพุตทั้งหมดเป็นจริง โดย NAND ย่อมาจาก "Not AND"

หน่วยความจำแฟลชสร้างขึ้นบนหลักการที่ค่อนข้างง่าย มีสายไฟสองเส้น แหล่งจ่าย และท่อระบาย ระหว่างประตูทั้งสองมีประตูลอยและประตูควบคุมซึ่งทั้งหมดวางอยู่บนพื้นผิวของซิลิกอน แฟลช NAND จะเชื่อมโยงเซลล์จำนวนหนึ่งเข้าด้วยกันเป็นชุด แต่ใช้หลักการเดียวกัน ในการตั้งค่าเซลล์ NAND เป็นเลขฐานสอง 1 กระแสไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับประตูลอยซึ่งถูกกักไว้โดยฉนวนซิลิกอนออกไซด์ ในการปล่อยเซลล์ การเปลี่ยนแปลงจะถูกนำมาใช้มากขึ้น จนกว่าจะถึงเกณฑ์ที่สามารถข้ามไปยังท่อระบายน้ำได้

เซลล์ NAND ถูกอ่านโดยใช้ประจุไฟฟ้ากับประตูควบคุม การปรากฏตัวของประจุไฟฟ้าในประตูลอยจะเพิ่มปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่ต้องใช้กับประตูควบคุมเพื่อให้เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า หากจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยเพื่อนำไฟฟ้าผ่านประตูควบคุม ค่าหน่วยความจำจะเป็น 0 หากต้องใช้แรงดันไฟฟ้ามากขึ้น ค่าหน่วยความจำจะเป็น 1

เพิ่มความจุหน่วยความจำ

ในอดีต ความจุของหน่วยความจำแฟลชได้เพิ่มขึ้นด้วยการพัฒนาวิธีการใหม่ในการลดขนาดของส่วนประกอบและจัดวางให้ชิดกันยิ่งขึ้น ซึ่งจะทำให้คุณสามารถบรรจุเซลล์แฟลชไว้ใกล้กันมากขึ้น น่าเสียดายที่มีขีดจำกัดว่าเซลล์หน่วยความจำเหล่านี้จะมีขนาดเล็กเพียงใด ก่อนที่ประจุไฟฟ้าที่ใช้ในการดำเนินการจะสามารถกระโดดจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งและทำให้สิ่งทั้งหมดไม่มีประโยชน์

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ รูปร่างของพื้นผิวซิลิกอนที่วางเซลล์หน่วยความจำจึงเปลี่ยนไป โดยการทำให้ซับสเตรตเป็นรูปทรงกระบอก ซึ่งแต่ละเซลล์สามารถมีเซลล์หน่วยความจำได้หลายเซลล์ แล้ววางกระบอกสูบเหล่านี้ในแนวตั้งติดกัน พื้นที่ผิวสำหรับเซลล์หน่วยความจำจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ด้วยพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้น ทำให้สามารถวางเซลล์หน่วยความจำในปริมาณที่เท่ากันได้ ทำให้ความจุหน่วยความจำเพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับชิปแฟลช NAND ที่มีขนาดเท่ากัน

ทำไม 3D NAND ถึงดีกว่า?

3D NAND ไม่เพียงมีความหนาแน่นของหน่วยความจำที่สูงกว่าเท่านั้น แต่วิธีการผลิตที่จำเป็นในการสร้างโครงสร้างนั้นสร้างได้ง่ายกว่ารูปแบบ NAND แบบเดิม ซึ่งหมายความว่า 3D NAND มีทั้งความจุที่มากขึ้นและต้นทุนที่ลดลง

ที่ด้านบนของหน่วยความจำ 3D NAND นี้ยังมีความเร็วเป็นสองเท่าที่ความเร็วในการอ่านและเขียนเมื่อเทียบกับแฟลช NAND แบบเดิม มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นถึงสิบเท่าและกินไฟเพียงครึ่งเดียว