Se está comenzando a implementar una nueva memoria flash 3D NAND de 96 capas que puede almacenar más datos por chip y potencialmente reducir los costos de almacenamiento por bit en las tecnologías de 64 y 32 capas.
Toshiba Memory America y Western Digital están probando su flash de columna de bits apilados (BiCS) 3D NAND de 96 capas, anteriormente conocido como escalable de costo de bits, que puede almacenar cuatro bits por celda. La capacidad de un chip flash de una sola celda de cuatro niveles (QLC) es de 1,33 terabits (Tb), y un paquete apilado de 16 troqueles puede almacenar 2,66 terabytes (TB) de datos.
Western Digital y Toshiba desarrollaron su flash BiCS de 96 capas patentado en su instalación de fabricación conjunta en Yokkaichi, Japón. Esperan aumentar el volumen de envíos de chips QLC 3D NAND de 96 capas a finales de este año y, finalmente, enviar productos diseñados para casos de uso de empresas y consumidores que requieren almacenamiento de datos de alta densidad.
Esta semana, Toshiba presentó su primera unidad de estado sólido (SSD) basada en el flash BiCS de cuarta generación de 96 capas que puede almacenar tres bits por celda, conocido como flash de celda de triple nivel (TLC). El nuevo SSD PCIe XG6 basado en NVMe de Toshiba se dirige principalmente a PC, computación móvil, aplicaciones de juegos y sistemas integrados, pero también podría tener un uso limitado en servidores de centros de datos para propósitos de arranque, registro y caché.
Toshiba XG5 M.2 SSD con flash BiCS de 96 capas y celda de triple nivel (TLC)
El XG6 es un SSD M.2 de una cara de 22 mm por 80 mm que ofrece opciones de capacidad de hasta 1 TB y no se puede intercambiar en caliente. Toshiba fabrica otros SSD diseñados para abordar una amplia gama de casos de uso de centros de datos y empresas.
El XG6 tiene aproximadamente un 40% más de capacidad por unidad de chip que su modelo predecesor XG5, que utiliza flash TLC 3D NAND BiCS de 64 capas. El XG6 también mejora la eficiencia energética, con E / S de 1,2 voltios; ofrece velocidades de interfaz más altas, de 667 a 800 megatransferencias por segundo; y velocidades de lectura y escritura ligeramente más rápidas, según Doug Wong, miembro senior del personal técnico de Toshiba Memory America.
“A medida que la densidad de la matriz aumente con el tiempo, aumentará la probabilidad de que los precios también mejoren”, dijo Grant Van Patten, gerente de línea de productos para SSD de centro de datos, OEM y cliente en Toshiba. “Pero creo que el mayor impacto que la capa 96 realmente tiene a largo plazo es la densidad. En un centro de datos, puede tener menos racks que hagan el mismo trabajo. Entonces empiezas a entrar en algunos de esos argumentos de TCO «.
Toshiba está enviando muestras iniciales de su SSD XG6 a clientes OEM selectos y planea exhibir la nueva unidad en la Cumbre de Memoria Flash del próximo mes en Santa Clara, California. Toshiba también planea mostrar un prototipo empaquetado que utiliza la tecnología flash QLC 3D NAND BiCS de 96 capas.
Alternativa a los discos duros para almacenamiento en frío
Scott Nelson, vicepresidente senior de la unidad de negocios de memoria de Toshiba, predijo que la tecnología QLC 3D NAND de 96 capas tendrá un impacto especialmente significativo en el área de almacenamiento en frío, donde su mayor densidad y menor costo por GB podría ser un «cambio de juego en La industria.» Dijo que ciertos tipos de datos no requieren el mayor rendimiento que puede proporcionar el flash TLC.
Las lecturas de datos son aproximadamente dos o tres veces más lentas, y las escrituras de datos, o programas, son cinco veces más lentas con QLC 3D NAND en comparación con TLC 3D NAND, según Nelson.
“Veremos una migración de TLC a QLC. Eso no quiere decir que QLC vaya a reemplazar a TLC, porque no lo hará. Pero hay un nicho que QLC puede llenar ”, dijo Nelson.
Nelson dijo que QLC 3D NAND de 96 capas podría convertirse en una alternativa de alta densidad a las unidades de disco duro (HDD) más baratas, proporcionando un acceso más rápido al almacenamiento en frío.
La tecnología flash QLC BiCS de 96 capas podría representar del 10% al 15% de los envíos de chips NAND de Toshiba para 2019 o 2020, pero TLC 3D NAND de 64 capas continuará dominando el mercado en ese momento, según Nelson. Añadió que la «demanda de cola larga» también se mantendría para flash NAND plano o bidimensional (2D) de menor densidad. Nelson espera que los envíos de NAND planar basados en tecnología de puerta flotante continúen durante los próximos tres a cinco años, lo que representa quizás el 10% del mercado. El flash BiCS de Toshiba utiliza una celda de memoria con trampa de carga.
Los fabricantes de NAND pasaron de la tecnología NAND plana a la NAND 3D cuando enfrentaron desafíos para escalar la tecnología. El costo de la tecnología plana disminuye a medida que se reduce el tamaño de la matriz y el precio de la tecnología 3D NAND disminuye con la adición de capas que aumentan la densidad del chip.
Wong dijo que el rendimiento del flash TLC 3D NAND BiCS ha sido similar o mejor que los dispositivos de 15 nanómetros que utilizan tecnología de celda plana multinivel (MLC), o dos bits por celda. Señaló que Toshiba investigó hace años sobre el flash QLC NAND plano, pero no tenía sentido desde el punto de vista del tiempo. Dijo que tenía más sentido económico hacer QLC con la tecnología flash BiCS porque el tamaño de la celda no se está reduciendo tan rápido y el efecto de interferencia entre celdas es menor. El TLC de 96 capas y el QLC 3D NAND utilizan una arquitectura similar, pero QLC requiere un código de corrección de errores (ECC) más fuerte, dijo Wong.
Toshiba planea comenzar a enviar muestras de sus chips flash QLC 3D NAND de 96 capas a los proveedores de controladores SSD y SSD en septiembre. Nelson dijo que también espera demanda de los hiperescaladores y los centros de datos de nivel 1 que construyen sus propios SSD.
Western Digital no estuvo disponible para hacer comentarios. La compañía dijo que está probando el flash QLC BiCS de 96 capas y espera que los envíos por volumen comiencen a finales de este año, comenzando con productos de consumo bajo la marca SanDisk. Western Digital planea eventualmente utilizar la tecnología QLC BiCS en una amplia gama de aplicaciones, desde SSD comerciales hasta empresas.
