Производители стремятся к дальнейшему развитию флэш-памяти 3D NAND

На мировом рынке систем хранения данных растет спрос на флэш-память NAND. Эта технология была реализована во многих разработках, не только в возможностях современных контроллеров флэш-памяти, но особенно в архитектуре 3D NAND. По мере того, как промышленный Интернет вещей (IIoT), интеллектуальные предприятия, автономные транспортные средства и другие приложения, интенсивно использующие данные, продолжают набирать обороты, требования к хранению данных для этих требовательных приложений становятся все более сложными.

В интервью Лена Харман, менеджер по маркетинговым коммуникациям Hyperstone, признала, что флэш-память 3D NAND делает большой шаг вперед. Новая технология памяти достигла огромного прогресса в последние годы и предлагает интересную альтернативу устоявшимся технологиям памяти 2D NAND, используемым в твердотельных накопителях.

«Флэш-память NAND берет верх над хранением данных на глобальном уровне», - сказал Харман. «Он доминирует в нашем будущем, стимулирует новые разработки и демонстрирует значительный рост за последние два десятилетия. Постоянный спрос на более высокую емкость побудил производителей флэш-памяти NAND оптимизировать свои процессы, позволяя хранить больше битов на ячейку, а также уменьшая размеры элементов. А теперь у нас есть 3D-архитектура, которая решает некоторые проблемы. Флэш-память NAND «не имеет мозгов» и имеет врожденные недостатки, поэтому для управления всеми сложностями, связанными с передачей данных, ей необходим контроллер флэш-памяти ».

Контроллер флеш-памяти действует как посредник / система управления данными, когда дело доходит до передачи данных от хост-интерфейса (подключенного к системе) к флеш-памяти NAND. В зависимости от интерфейса / форм-фактора существуют различные протоколы, которые контроллер флэш-памяти должен учитывать в своей конструкции, чтобы иметь возможность правильно функционировать, поэтому мы разрабатываем множество различных контроллеров для разных интерфейсов (например, USB, SATA, CF PATA, SD).

3D-технология:плавающий затвор против технологии улавливания заряда

Технология флэш-памяти 2D NAND обеспечивает быстрое время доступа, низкие задержки, низкое энергопотребление, надежность и малые форм-факторы. Такие крупные технологические достижения направлены на снижение затрат за счет структурной миниатюризации. Однако предел, достигнутый на 15 нм, поставил новые проблемы с точки зрения ошибок при считывании данных, а также снизил надежность и целостность данных. Поэтому инновации движутся в направлении трехмерной флеш-памяти NAND (3D NAND) и увеличения количества бит на ячейку. Во флеш-памяти 3D NAND несколько слоев флеш-ячеек уложены друг на друга.

3D NAND Flash

Технология памяти 3D NAND предлагает множество преимуществ как для поставщиков, так и для клиентов. Более высокая плотность памяти гарантирует, что поставщики флеш-памяти могут производить устройства с большей емкостью и большим объемом гигабайт на кремниевой пластине с той же производительностью. 3D NAND - это технология хранения данных на флеш-памяти, которая включает в себя многослойную обрезку кремния, укладку ячеек памяти в стопку для увеличения плотности и позволяет ячейкам размещаться на каждом слое за счет уменьшения помех от соседних ячеек. Процесс производства 3D NAND также менее сложен, чем другие альтернативные технологии, поскольку он использует тот же материал, но с небольшими изменениями для производства простых NAND. На сегодняшний день стандартными стали два подхода:плавающий затвор и улавливание заряда.

При использовании метода плавающего затвора заряды накапливаются через электрически изолированный плавающий затвор, расположенный между каналом и управляющим затвором. В архитектурах с улавливанием зарядов заряды удерживаются в центрах захвата, которые состоят из слоя нитрида кремния.

Независимо от того, является ли используемая технология ловушкой заряда или плавающим затвором, данные, отправляемые из любой заданной хост-системы во флэш-память NAND, должны управляться контроллером флэш-памяти. Вот почему высоконадежный контроллер является неотъемлемой частью высокопроизводительной системы. Трехмерная архитектура проложила путь для флэш-памяти высокой плотности, но приложения для хранения данных, основанные на этой технологии, теперь имеют растущую потребность в более высоких уровнях надежности и сохранении данных, достижимых только с помощью высокопроизводительного контроллера. В конечном счете, выбор контроллера флеш-памяти является ключом к достижению большей выносливости и долговечности.

Текущая 3D-архитектура использует до 176 слоев. Хотя в настоящее время не существует каких-либо строгих физических ограничений на количество слоев, для того, чтобы пойти намного дальше, может потребоваться комбинирование различных методов разработки для наложения трехмерных форм друг на друга. Развитие 3D-архитектуры за последнее десятилетие сделало флэш-накопители большой емкости более доступными в глобальном масштабе. Несмотря на то, что эта технология дала много преимуществ в плане производительности, долговечности и способности делать ячейки с более высокой плотностью (TLC, QLC) более надежными, она также сочетается со сложными и невероятно дорогими производственными процессами.

Контроллеры Flash

Контроллер обеспечивает интерфейс между хостом и флеш-памятью NAND с использованием стандартных интерфейсов, но без затрат и места, необходимых для физических разъемов. Семейство контроллеров флэш-памяти Hyperstone U9 вместе с прилагаемой прошивкой предлагает простое в использовании готовое решение для промышленных, высоконадежных и надежных флэш-накопителей или модулей, совместимых с хост-системами с интерфейсом USB 3.1 SuperSpeed ​​5 Гбит / с. Функция исправления ошибок в контроллерах памяти Hyperstone основана на запатентованной технологии FlashXE (eXtended Endurance).

FlashXE реализует исправление ошибок на основе кодов Бозе-Чаудхури-Хоккенгема (BCH), а контроллеры также имеют вспомогательный модуль исправления ошибок, который использует обобщенные конкатенированные коды (GCC), обеспечивая современное исправление ошибок, сопоставимое с LDPC (Low Density). Код четности). Когда твердотельный накопитель реализуется с дискретными компонентами непосредственно на главной печатной плате, этот подход известен как «Диск на плате» (DoB). Подход DoB идеально подходит для глубоко встраиваемых хранилищ. Он также имеет множество преимуществ, которые делают его привлекательным в других сценариях использования. Использование дискретных компонентов вместо готового продукта снижает общую стоимость и дает производителю полный контроль над спецификацией материалов (BoM).

>> Эта статья была первоначально опубликована на наш дочерний сайт EE Times Europe.