Сегодня 27 января 2023
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
Теги → bics3

Новая статья: Обзор SSD-накопителя Smartbuy Puls: BiCS3 в выгодном ключе

Данные берутся из публикации Обзор SSD-накопителя Smartbuy Puls: BiCS3 в выгодном ключе

Toshiba обещает повышенную износоустойчивость 3D QLC NAND: 1000 циклов перезаписи

На прошедшей неделе компании Toshiba и Western Digital объявили о планах представить 3D QLC NAND флеш-память, способную хранить четыре бита данных в одной ячейке. QLC-память обсуждается в индустрии вот уже несколько лет, но многие ставили под сомнение целесообразность её использования вследствие крайне низкой потенциальной износоустойчивости. Судя по всему, Toshiba удалось радикально увеличить износоустойчивость QLC NAND флеш-памяти примерно до уровня TLC NAND.

Первые микросхемы 3D QLC NAND компании Toshiba будут иметь ёмкость 768 Гбит (96 Гбайт) и использовать 64 слоя, как микросхемы поколения BiCS3 ёмкостью 256 и 512 Гбит, выпущенные в 2016 и 2017 годах. Toshiba не публикует какой-либо дополнительной информации о своих чипах памяти типа 3D QLC NAND, например размер страниц и блоков, количество плейнов, скорость передачи данных по интерфейсу и т. д. Впрочем, можно с уверенностью сказать, что скорость будет достаточно высокой для того, чтобы создавать конкурентоспособные твердотельные накопители в конце 2018 – начале 2019 года (временной отрезок указан предположительно). Говоря о приложениях, для которых Toshiba планирует использовать 3D QLC NAND флеш-память, компания упоминает корпоративные и потребительские SSD, планшеты и карты памяти.

 3D QLC NAND флеш-память производства Toshiba

3D QLC NAND флеш-память производства Toshiba

Помимо намерения начать производство памяти типа 3D QLC NAND ёмкостью 768 Гбит для вышеупомянутых устройств, наиболее интересной частью анонса Toshiba является спецификация её износоустойчивости. По заявлениям компании, микросхемы 3D QLC NAND ориентированы на ~1000 циклов программирования/стирания (program/erase cycles, P/E cycles). Подобные показатели близки к таковым у TLC NAND флеш-памяти и значительно выше, чем ожидаемое (100–150) количество циклов перезаписи/стирания ожидаемого от QLC специалистами отрасли в последние годы.

Неясно, как именно Toshiba удалось увеличить износоустойчивость своей 3D QLC NAND флеш-памяти на порядок по сравнению с первоначально прогнозируемой. Как известно, обработка сигнала 3D TLC NAND уже очень сложна, ведь ячейка содержит восемь уровней заряда. Обработка сигнала 3D QLC NAND будет ещё сложнее, ведь каждая ячейка должна различать уже 16 уровней заряда.

Самый простой способ справиться с этим — увеличить размер ячейки: имея больше электронов на уровне логики легче обеспечить сохранность данных, а также читать и писать в ячейки. Тем не менее, индустрия находится в ситуации, когда все компании конкурируют между собой в области плотности записи на мм2 и себестоимости, потому переход на «толстый» технологический процесс может иметь как позитивные, так и негативные последствия. В определённых случаях «толстый» техпроцесс уничтожит все преимущества от архитектуры QLC.

 Как и Toshiba, Western Digital рассматривает возможность выпуска 3D QLC NAND в рамаках поколения BiCS3, но пока не сделала ни одного официального заявления

Как и Toshiba, Western Digital рассматривает возможность выпуска 3D QLC NAND в рамках поколения BiCS3, но пока не сделала ни одного официального заявления

Кроме того, чтобы справиться с ошибками чтения из памяти QLC, SSD на базе такой памяти должны применять контроллеры с очень продвинутыми возможностями в области коррекции ошибок (ECC). Toshiba имеет собственный метод исправления ошибок QSBC (Quadruple Swing-By Codes), который, по её утверждениям, превосходит LDPC (код с малой плотностью проверок на чётность), который сегодня широко используется для TLC-накопителей. Однако существует множество реализаций LDPC, и неизвестно, какие из них имела в виду Toshiba для сравнения с QSBC. Кроме того, существуют и другие методы ECC, которые часто обсуждаются на различных промышленных мероприятиях (таких как Flash Memory Summit), поэтому Toshiba может использовать любой или ни один из них. Единственное, что компания сообщает о своем методе коррекции ошибок чтения, это то, что он сильнее 120 бит/1 Кбайт LDPC, используемого для TLC-накопителей в настоящее время. В любом случае, если утверждение Toshiba о 1000 циклах перезаписи/стирание верно, это означает, что компания знает, как решить проблемы с выносливостью и обработкой сигналов.

 Твердотельные накопители Toshiba

Твердотельные накопители Toshiba

Основным преимуществом QLC NAND флеш-памяти перед TLC и MLC является повышенная плотность хранения данных при идентичной площади микросхемы (разумеется, последняя не указана для 768-Гбит чипа). В прошлом году Toshiba и Facebook* рассказали о создании исследовательского твердотельного накопителя на базе памяти типа QLC ёмкостью 100 Тбайт. Данный SSD предлагалось использовать для приложений типа WORM (write once, read many — однократно записанное, многократно читаемое), представляющих собой архив «холодных» данных с частым доступом. Судя по всему, первыми устройствами, которые будут использовать 3D QLC NAND, станут сделанные на заказ SSD огромных объёмов, а также карточки памяти (не зря стандарты SD 5.0 и выше поддерживают размеры блоков до 512 Мбайт). Для подобных приложений количество циклов перезаписи/стирания не столь критично, как объём.

Toshiba начала поставлять образцы своих 768-Гбит компонентов 3D QLC NAND флеш-памяти своим клиентам в прошлом месяце, чтобы обеспечить разработку SSD-контроллеров и самих накопителей. Принимая во внимание время разработки и квалификации, Toshiba планирует начать серийно выпускать микросхемы 3D QLC NAND поколения BiCS3 примерно в то же время, когда стартует массовое производство 3D NAND следующего поколения — BiCS4. Таким образом, речь идёт о 2018 годе, но более подробной информации на сегодняшний день нет.


* Внесена в перечень общественных объединений и религиозных организаций, в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25.07.2002 № 114-ФЗ «О противодействии экстремистской деятельности».

Toshiba открывает эру QLC NAND и анонсирует 96-слойную флеш-память

Несколько часов тому назад компания Western Digital анонсировала готовность дизайна фирменной 96-слойной BiCS4 3D NAND-памяти, который она разрабатывала в рамках сотрудничества с Toshiba. Естественно, аналогичный анонс должна была сделать и японская компания, ведь совместное предприятие Flash Forward, в котором пока ещё состоят Western Digital и Toshiba, предполагает не только одинаковый доступ к производственным мощностям, но и равноправное участие в разработках. Однако Toshiba решила заострить внимание на другой части проделанной работы и объявила о том, что она первой создала устройство BiCS-флеш, способное хранить по 4 бита в одной ячейке.

Иными словами, этим анонсом Toshiba решила открыть эру массовой QLC NAND — флеш-памяти, которая предлагает на треть большую плотность хранения данных по сравнению с TLC NAND за счёт способности различать не восемь, а шестнадцать различных величин заряда в каждой ячейке. Для этого разработчикам пришлось внести кардинальные изменения в применяемую электронную обвязку флеш-памяти, но судя по всему, никаких особых проблем с этим не возникло.

Созданные устройства QLC NAND основываются на фирменной 64-слойной BiCS3 3D NAND и позволяют создавать полупроводниковые ядра с ёмкостью до 768 Гбит (96 Гбайт). Как сообщает Toshiba, несмотря на неминуемое снижение надёжности, основанные на 3D QLC NAND микросхемы вполне могут применяться в твердотельных накопителях для потребительского и серверного сегмента, а также в картах памяти. Более того, пару недель назад компания уже успела разослать образцы своей новой продукции разработчикам контроллеров SSD и ведущим производителям твердотельных накопителей из числа партнёров. Поэтому в скором времени SSD на базе 3D QLC NAND вполне могут стать реальностью.

Попутно Toshiba сообщила о том, что она обладает технологий, позволяющей штабелировать полупроводниковые кристаллы 3D QLC NAND в одной микросхеме в количестве до 16 штук. Таким образом, при необходимости компания имеет возможность выпускать чипы флеш-памяти с суммарной ёмкостью до 1,5 Тбайт, что является рекордом для отрасли.

Что же касается перспективной 96-слойной памяти BiCS4 3D NAND, то она тоже анонсирована Toshiba, но пока исключительно в виде первых прототипов в варианте TLC и с ёмкостью кристаллов 256 Гбит. Как и в случае Western Digital, первые образцы такой памяти должны будут стать доступны для партнёров во второй половине года, а начало массового производства намечено на 2018-й. При этом Toshiba не отрицает возможность применения QLC-ячеек и в BiCS4-памяти, однако конкретная информация об этом появится позднее.

Как ожидается, технические подробности о QLC BiCS3 3D NAND и TLC BiCS4 3D NAND авторства Toshiba будут обнародованы в рамках конференции Flash Memory Summit, которая пройдёт с 7 по 10 августа в Санта-Кларе.

Western Digital раньше всех анонсировала 96-слойную 3D NAND

Компания Western Digital анонсировала завершение разработки очередного поколения фирменной трёхмерной флеш-памяти (3D NAND), BiCS4, которая характеризуется использованием 96 слоёв транзисторов с ловушкой заряда, расположенных по вертикальной оси. Поставки опытных образцов новой флеш-памяти партнёрам компании начнутся во второй половине текущего года, а запуск массового производства запланирован на 2018 год. Как и другие варианты BiCS-памяти, новая BiCS4 3D NAND создана Western Digital в сотрудничестве с Toshiba. Первые разработанные устройства имеют ёмкость 256 Гбит, но в дальнейшем компании планируют расширить ассортимент BiCS4 в том числе и на более высокие объёмы, вплоть до выпуска терабитного полупроводникового кристалла.

То, что Western Digital удалось собрать NAND-устройство с числом слоёв, достигающим 96, первой в отрасли, позволяет представителям компании заявлять о занятии ей лидирующих технологических позиций на рынке 3D NAND. Напомним, 64-слойная 3D NAND в настоящее время серийно выпускается всеми основными производителями флеш-памяти: Samsung, Intel, Micron, Toshiba и самой Western Digital, а компания SK Hynix готовится во второй половине года начать массовый выпуск 3D NAND с 72 слоями. Перевод же серийно выпускаемой флеш-памяти на 96- или 128-слойный дизайн запланирован всеми производителями на 2018 год, но Western Digital удалось первой объявить о готовности соответствующей технологии. Тем не менее, это отнюдь не означает, что у компании получится опередить конкурентов в сроках старта массового производства трёхмерной флеш-памяти с увеличенной плотностью хранения данных.

Впрочем, в перспективной технологии Western Digital есть и ещё одна интересная деталь. Как сказал доктор Сива Сиварам (Dr. Siva Sivaram), исполнительный вице-президент Western Digital по технологиям памяти: «BiCS4 будет доступна в двух вариантах архитектуры с 3 и 4 битами на ячейку. Сочетание наших технологических и производственных инноваций позволит предоставить наивысшие показатели вместимости для 3D NAND одновременно с высокой производительностью и надёжностью при цене, которая будет привлекательна для наших партнёров». А это значит, что в BiCS4 3D NAND компания Western Digital планирует наращивать плотность хранения данных не только технологически — за счёт увеличения числа слоёв флеш-памяти, но и логически — путём увеличения числа бит информации, хранимых в одной ячейке. Таким образом, следующий год вполне может ознаменоваться появлением реальных потребительских устройств, в которых наряду с 3D TLC NAND начнёт применяться и 3D QLC NAND, хранящая по 4 бита информации в одной ячейке.

Попутно с анонсом 96-слойной BiCS4-памяти Western Digital обозначила и свои намерения относительно текущей технологии BICS3, в рамках которой сейчас серийно выпускается 64-слойная 3D NAND. Компания ожидает, что по итогам года доля такой памяти в её поставках превзойдёт отметку в 75 %. Кроме того, планируется, что суммарные объёмы выпуска 3D NAND альянсом Western Digital и Toshiba превзойдут показатели Samsung, что позволит совместному предприятию Flash Forward стать крупнейшим производителем трёхмерной флеш-памяти.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥