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Memoria 3D NAND QLC, Micron e Intel in pole position

Micron ha avviato le consegne dei primi SSD dotati di 3D NAND di tipo Quad-Level Cell (QLC), memoria messa a punto insieme a Intel. Di cosa si tratta? Andiamo con ordine, ricapitolando l'evoluzione delle NAND. La prima NAND SLC (Single-Level Cell), capace di archiviare un solo bit per cella NAND e usare due stati di […]

Micron ha avviato le consegne dei primi SSD dotati di 3D NAND di tipo Quad-Level Cell (QLC), memoria messa a punto insieme a Intel. Di cosa si tratta? Andiamo con ordine, ricapitolando l'evoluzione delle NAND. La prima NAND SLC (Single-Level Cell), capace di archiviare un solo bit per cella NAND e usare due stati di tensione, vide la luce nel 1987.

Dopo circa dieci anni di disponibilità, l'industria è passata a memorizzare più bit per cella, arrivando così alle memorie MLC che possono salvare 2 bit per cella e che richiedono quattro stati di tensione per cella. Come si può immaginare, salvare più bit in una cella permette di aumentare la densità e di ridurre i costi, così si è proseguito arrivando alla memoria NAND Triple-Level Cell (TLC).

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Il nome dice tutto: in ogni cella sono archiviati tre bit e la memoria usa otto stati di tensione per cella. Oggi la NAND TLC la ritroviamo praticamente in qualsiasi SSD, persino quelli rivolti ad ambienti enterprise. La nuova 3D NAND QLC a 64 layer di Micron può archiviare quattro bit per cella con 16 stati di tensione – un traguardo che non si sarebbe mai potuto raggiungere con la memoria NAND planare (2D) in voga in passato.

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Gli stati di tensione extra aumentano lo stress sulla NAND, riducendone la resistenza. Allo stesso tempo è necessario più tempo per programmare 16 stati di tensione per cella, quindi anche le prestazioni ne risentono. A fronte di questi compromessi però c'è un piacevole riscontro sul fronte della densità di ogni die, che nel caso di Micron sale a 1 terabit (128 GB).

Attualmente Micron produce package NAND MLC con 16 die: un simile approccio con la NAND QLC potrebbe portare l'azienda a offrire fino a 2 terabyte di archiviazione su un singolo chip. Teoricamente la memoria QLC potrebbe garantire anche una riduzione dei costi pari a un terzo, ma Micron non ha parlato di prezzi, quindi è una mera ipotesi.

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Secondo quanto dichiarato da Micron, la sua memoria 3D NAND QLC può sostenere 1000 cicli di programmazione e cancellazione. L'azienda non ha diffuso informazioni sulla resistenza, ma si è limitata a dire che gli SSD QLC avranno una resistenza di quasi 1 DWPD (Drive Write Per Day), inferiore a quello ottenibile con altre memorie. Questo valore è stato raggiunto con tecniche di correzione dell'errore standard, il che lascia intendere che soluzioni migliori potrebbero migliorare questo risultato.

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Micron ha fatto sapere che non sta usando tecnologie di compressione con i nuovi prodotti, i quali aderiscono agli stringenti requisiti di resistenza fissati dalla JEDEC, secondo cui gli SSD enterprise devono mantenere i dati archiviati per tre mesi senza alimentazione – dopo aver raggiunto il limite di resistenza.

Per quanto riguarda l'offerta, gli SSD QLC si chiamano 5210 ION, hanno interfaccia SATA e capacità da 1,92 a 7,68 TB in un form factor di 2,5 pollici. La serie debutterà in autunno, ovviamente con obiettivo il settore dei datacenter, ma Intel ha già fatto che sta sviluppando SSD QLC anche per l'ambito consumer e Micron ha dichiarato che arriveranno SSD QLC con interfacce diverse da quella SATA.

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Tra le altre caratteristiche troviamo il supporto alle caratteristiche della suite Xtended Performance and Enhanced Reliability Technology (XPERT), ossia la protezione dei dati dalla mancanza improvvisa di energia, AES 256 bit, codifica TCG Enterprise, protezione data path, implementazione RAID interna (RAIN) e 5 anni di garanzia.

La memoria QLC sarà usata solo per archiviare dati ad accesso non frequente (detti anche WORM, Write Once Read Many) quindi resistenza e prestazioni non sono di particolare interesse al momento. È chiaro che l'obiettivo primario della NAND QLC sono gli hard disk più che gli SSD con altro tipo di memoria.

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Per quanto riguarda i consumi, Micron ha spiegato che gli SSD QLC consumano il 10% in meno di un hard disk comparabile con i carichi pesanti, ma cosa più importante consumano tre volte meno con i carichi legati alle letture. È bene infine sottolineare che la prima generazione di SSD QLC non offre caratteristiche che aumentano le prestazioni come il buffer SLC degli SSD TLC.

Ricordiamo infine questa memoria è una delle ultime NAND che saranno realizzate congiuntamente da Micron e Intel, che hanno annunciato la rottura della joint venture per quanto riguarda la 3D NAND, mentre continueranno a lavorare insieme su 3D XPoint. Tra l'altro le due aziende hanno annunciato progressi nello sviluppo di 3D NAND TLC di terza generazione a 96 layer, che vedremo quindi nel prossimo futuro.