Intel pracuje nad układami pamięci NAND typu QLC

Wielowarstwowe układy pamięci NAND mogą umożliwić istotne zwiększenie pojemności i przepustowości dysków SSD. Duże nadzieje wiąże się z układami NAND QLC, w których w jednej komórce pamięci będzie można przechowywać cztery bity informacji.

Danych przybywa tak szybko, że firmy produkujące systemy pamięci masowych poszukują nowych technologii, które pozwoliłyby zwiększyć zarówno ich pojemność, jak i przepustowość. Czołowi dostawcy takich systemów przekonują, że po uruchomieniu na szerszą skalę produkcji wielowarstwowych układów pamięci NAND, pojemność 2,5-calowego dysku SSD wyposażonego interfejs SATA wzrośnie do 10 TB. Duże nadzieje wiążą też z układami NAND, w których w jednej komórce będzie można przechowywać cztery bity danych. Nad technologią taką (QLC) pracuje Intel.

Dyski SSD zawierają pamięci NAND/flash i dlatego są szybsze od standardowych dysków twardych, ale ich pojemność nie przekracza obecnie 4 TB. Wiele firm pracuje już jednak nad pojemniejszymi dyskami SSD. I tak np. SanDisk przygotowuje się do wprowadzenia na rynek dysków SSD o pojemności 8 GB, a Intel we współpracy z firmą Micron zamierzają podjąć produkcję pamięci NAND/flash typu TLC (Triple-Level Cell), dzięki którym na dyskach SSD kolejnej generacji będzie można przechowywać do 10 TB danych.

Zobacz również:

Specjaliści twierdzą, że dzięki nowym technologiom dyski SSD kolejnych generacji będą miały coraz większą pojemność i będą mogły pracować bezawaryjnie równie długo co dyski twarde. Są jednak zadania, że w dłuższej perspektywie pamięci NAND/flash ustąpią miejsca pamięciom opartym na innych technologiach, takich jak MRAM (Magneto-Resistive RAM), PCM (Phase-Change Memory) czy RRAM (Resistive RAM).

Crossbar jest twórcą układów pamięci opartych na technologii RRAM. Firma poinformowała pod koniec ubiegłego roku, że przygotowuje się do wprowadzenia na rynek pierwszych takich układów. Będą one miały wielkość znaczka pocztowego i pojemność około 1 terabajta. Pamięci będą instalowane najpierw w mobilnych urządzeniach typu wearable, a w następnej kolejności – prawdopodobnie pod koniec 2017 roku – w standardowych urządzeniach mobilnych, pełniąc w nich rolę podobną do tej jaką obecnie odgrywają dyski SSD.

Z kolei HGST (Hitachi Global Storage Technologies; firma zależna od Western Digital) zademonstrowała w zeszłym roku dysk SSD wyposażony w interfejs PCIe, przechowujący dane na układach scalonych bazujących na technologii PCM (Phase Change Memory). To nieulotna pamięć pracująca dużo szybciej od tradycyjnych pamięci NAND/flash. Układy PCM firmy HGST wykorzystują materiał podobny do szkła (chalkogenid), który zmienia swój stan z gazowego na krystaliczny po przyłożeniu do niego niewielkiego napięcia. Jeden ze stanów materiału reprezentuje logiczne 0, a drugi 1. HDST twierdzi, że dysk wykonuje w ciągu jednej sekundy, podczas operacji sekwencyjnego odczytywania bloków o długości 512 bajtów, 3 mln operacji I/O (parametr IOPS).

Warto jednak pamiętać, że wymienione powyżej dwie technologie dopiero raczkują i chociaż pierwsze oparte na nich pamięci są już dostępne na rynku, to jednak ze względu na wysoką cenę i słabe jeszcze parametry pracy, popyt na nie jest niewielki.

Jeśli chodzi o pamięci NAND warto odnotować fakt, że Intel zamierza znacznie zwiększyć ich pojemność dzięki stosowaniu technologii 3D oraz zapisywaniu w jednej komórce nawet czterech bitów, a nie dwóch czy trzech jak ma to miejsce obecnie. Intel testuje już takie pamięci, chociaż musi jeszcze zwiększyć ich niezawodność pracy, gdyż towarzysząca im stopa błędów jest wciąż zbyt duża.

Szczególnie duże nadzieje wiąże się z technologią NAND 3D. Układy oparte na tej technologii są rozbudowane w trzecim wymiarze, czyli w górę. Zawierają kilkadziesiąt nałożonych na siebie warstw i dlatego zajmując taką samą powierzchnię co standardowe układy NAND, mogą przechowywać dużo więcej danych. Toshiba poinformowała w połowie marca, że uruchamia produkcję układów pamięci NAND 3D składających się aż z 48 warstw.

Intel pracuje nad układami pamięci NAND typu QLC

Wielowarstwowy układ NAND 3D firmy Toshiba

Niektóre firmy wpadły na pomysł umieszczania w jednej komórce pamięci NAND czterech bitów już wcześniej. Dziesięć lat temu nad technologią taką pracowała np. firma M-Systems, ale pomysł spalił wtedy na panewce ze względu na różnego rodzaju problemy techniczne. Ostatecznie M-Systems została przejęta w 2006 roku przez SanDisk.

Przez zwiększanie ilości bitów przechowywanych przez jedną komórkę pamięci można obniżyć cenę pamięci NAND, jednak istnieją tu pewne ograniczenia związane z opłacalnością produkcji takich układów. I tak największe oszczędności (biorąc pod uwagę cenę jaką, trzeba zapłacić za przechowywanie jednego bajta danych) można uzyskać produkując pamięci przechowujące w jednej komórce dwa bity. Oszczędności – biorąc pod uwagę koszt produkcji pamięci o określonej pojemności w porównaniu z pamięcią NAND typu SLC o tej samej pamięci - sięgają tu 50%. W przypadku technologii pozwalającej umieszczać w jednej komórce trzy bity jest to 30%, a w przypadku technologii pozwalającej umieszczać w jednej komórce cztery bity jest to tylko 15%.


TOP 200