Quando Micron annunciò la sua prima generazione di 3D NAND Flash affermò che questa memoria avrebbe portato ad avere SSD delle dimensioni "di una gomma da masticare" con oltre 3,5 TB di spazio e SSD standard da 2,5 pollici superiori a 10 TB. Da allora sono passati diversi mesi e l'azienda ha voluto aggiornarci sui propri sforzi, rivelandoci nuovi dettagli sulle tecnologie alla base di questa memoria.
Prima di addentrarci nei meandri della memoria 3D di Micron è bene ricordare per sommi capi cos'è una memoria 3D. Oggi una grande fetta della NAND Flash è planare (2D). Negli anni la tecnologia ha fatto passi avanti inserendo più bit nella stessa quantità di spazio, riducendo la dimensione e la distanza tra i bit. La tecnologia 3D ha incrementato la densità impilando gli strati di celle come fossero i piani di un grattacielo. In questo modo i produttori hanno trovato il modo d'inserire più dati nello stesso spazio.
La struttura
La prima generazione di memoria 3D NAND Flash di Micron usa 32 layer per realizzare un singolo die. In una soluzione MLC la densità del die è di 256 Gbit. Le soluzioni concorrenti distribuite in questo momento necessitano di 48 layer per raggiungere la stessa densità. In una soluzione con 3 bit per cella (TLC) lo stesso die ospita 384 Gbit di dati.
Le nuove celle raddoppiano la densità di bit rispetto alla NAND planare (2D) a 16 nm di Micron, con la dimensione del blocco che passa a 16 MB per l'MLC e 24 MB per la TLC. La maggiore densità deriva, in parte, dalla tecnologia CMOS Under the Array dell'azienda statunitense. In una NAND planare le celle logiche che controllano la memoria occupano fino al 20% della dimensione generale. Con il controllo logico nascosto sotto la porzione di archiviazione del die, come fosse un garage sotterraneo, è possibile inserire più capacità di archiviazione ingombrando lo stesso spazio.
CMOS Under the Array gestisce anche funzioni speciali come FortisFlash, usato per fornire un ECC (Error correcting code) più avanzato sul die e aree per simulare la memoria SLC al fine di aumentare le prestazioni in scrittura. La nuova struttura di archiviazione usa inoltre la tecnologia floating gate.
Questa struttura, secondo Micron, combatte la perdita di carica in modo migliore rispetto alla tecnologia charge trap usata dai concorrenti. Con una perdita inferiore la memoria 3D NAND Flash di Micron richiede un minor intervento della tecnologia di correzione degli errori - la cui azione consuma molta più energia nel tempo.
Teoricamente la tecnologia floating gate permette a Micron di essere più aggressiva con l'impilamento dei layer in verticale da una generazione all'altra. SK Hynix ha tentato di realizzare una 3D NAND Flash con floating gate ma sembra abbia accantonato il progetto per lavorare sulla tecnologia charge trap. Da quanto abbiamo capito, i floating gate sono molto più difficili da realizzare in verticale ma allo stesso tempo è una tecnologia che Micron e Intel conoscono a fondo da diverso tempo.
La nuova NAND 3D passa inoltre alla Open NAND Flash Interface (ONFi) 4.0, una specifica messa a punto e gestita da Intel, Micron, Phison, SanDisk, SK Hynix e altre aziende al fine di realizzare un'interfaccia comune per le memorie flash. La quarta revisione aumenta le prestazioni fino a 800 MT/s con un quad plane path e una richiesta di appena 1,2 volt.
La durata è spesso un tema di cui i produttori di memoria NAND Flash tendono a non parlare, ma non stavolta. Insieme alla tecnologia di correzione degli errori Low Density Parity Check (LDPC), la 3D Flash MLC di Micron può fornire fino a 30.000 cicli di programmazione - cancellazione. L'elevata durata, secondo Micron, consente di usare la memoria TLC anche nel mondo enterprise (eTLC).
Benefici
L'azione sui consumi significa che la nuova memoria a 32 layer di Micron può spostare fino al 30% di dati in più con la stessa quantità di energia usata oggi dalla NAND planare. Questo permetterà di aumentare l'autonomia dei notebook e ridurre il consumo dei datacenter.
La nuova densità raddoppierà la capacità del die nei prodotti finali rendendo i modelli da 256 GB i nuovi dischi da 128 GB di oggi, ossia le soluzioni con il miglior valore nel rapporto tra capacità e prezzo. Senza alcuna configurazione speciale, gli SSD da 2 TB non costeranno molto di più rispetto alle attuali soluzioni da 1 TB. L'aumento della durata ci porterà inoltre indietro nel tempo, a un periodo in cui di questo argomento si discuteva raramente al di fuori del mondo enterprise.
Disponibilità
Al CES abbiamo visto prototipi di SSD dotati di memoria 3D MLC di Micron. Micron ci ha detto che la disponibilità dei primi prodotti sul mercato è prevista per giugno, nel periodo del Computex. Gli SSD client dotati di memoria 3D MLC dovrebbero arrivare prima, mentre le soluzioni TLC poco dopo. Alla fine le soluzioni TLC dovrebbero essere quelle più diffuse, anche nelle soluzioni PCI Express ad alta velocità.
Micron ha lavorato da vicino con Silicon Motion su una soluzione client e con PMC Sierra per un prodotto enterprise. Abbiamo chiesto a Micron se vi sia la possibilità che arrivi sul mercato in futuro un prodotto che unisca 3D TLC e 3D XPoint, dove 3D XPoint agisce come un grande buffer ad alte prestazioni per la più lenta NAND TLC. Ci è stato risposto "non possiamo parlarne, ma sarebbe una cache o buffer molto buono".
L'abbinamento appare ideale, ma richiederebbe un controller e una programmazione avanzati. Dovremo attendere maggiori notizie su 3D XPoint per saperne di più, nel frattempo potete leggere il nostro articolo in merito: 3D XPoint, cosa sappiamo di questa rivoluzionaria memoria?.
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