Новости про flash-память и NAND

Сейчас у фирмы есть несколько контроллеров для SSD начального уровня, которые можно встретить в SSD от Adata. Однако уже через год компания хочет выйти на рынок хай-энд накопителей.

Разрабатываемый контроллер RTS5771 предназначен для топовых SSD. Он планируется к выходу на III квартал 2020 года. Это будет многоядерный процессор с собственной памятью, с системой коррекции ошибок LDPC второго поколения и шифрованием AES. Производительность пока не называется, однако с 8 каналами NAND, интерфейсной скоростью 1200 МТ/с и шиной PCIe 4.0 x4, она должна быть не малой.

Также Realtek готовит и более доступный контроллер модели RTS5765DL. Он будет немного медленнее, не будет содержать ОЗУ, получит лишь 4 канала NAND и будет использовать шину PCIe 3.0 x4. Эта модель появится уже к концу текущего года. Тем не менее, его интерфейсная скорость составит 1200 МТ/с, и он также будет поддерживать LDPC, а процессор будет многоядерным.

Компания опубликовала дорожную карту для SSD-контроллеров. Наибольший интерес вызвала модель PS5018-E18, которая планируется к выходу во второй половине 2020 года. Этот контроллер основан на процессоре Cortex-R5 ×3, изготавливаемому по 12 нм технологии на заводах TSMC.

Благодаря переходу на NVMe версии 1.4, скорость передаваемых данных составляет 1200 МТ/с на канал, при том что сейчас она достигает 800 МТ/с. Таким образом, максимальная скорость передачи составит 7 ГБ/с, как при чтении, так и при записи. Ещё одной приятной характеристикой станет скорость проведения случайных операций ввода-вывода, которая достигнет 1 миллиона IOPS. Максимальное энергопотребление контроллера составляет 3 Вт.

В настоящее время компания стремится наладить технологию 128-слойной памяти 4D NAND. Эта память должна поступить на рынок уже в IV квартале этого года. Благодаря ей мы сможем получить чипы ёмкостью 1 Тб (128 ГБ).

Следующим этапом развития для компании станет 176-слойная память NAND. А вот к 2030 году, или около того, ожидается появление NAND-чипов, состоящих из 800 слоёв. Об этом заявил менеджер по разработке SK Hynix Хансок Чои.

Кроме краткосрочных и долгосрочных планов компания также представила новый двухпортовый накопитель PE8000. Он использует шину PCI-Express 4.0 x4 и обеспечивает пропускную способность на уровне 6,4 ГБ/с и 1 миллиона IOPS. Такой накопитель появится в объёме 64 ТБ и будет представлен в форматах 2,5” и U.2.

Конечно, таким объёмом сейчас никого не удивить, однако эти SSD стали первым этапом внедрения памяти V-NAND 6-го поколения, которая обеспечивает задержки на уровне 450 мкс при записи и 45 мкс при чтении, что на 10% меньше. Вместе с ростом производительности новая память обеспечивает снижение энергопотребления на 15%.

Благодаря применению 136-слойной памяти компания смогла добиться 40% прироста числа ячеек в каждом чипе, по сравнению с прошлой 96-слойной технологией, при сохранении физического размера микросхемы. Также новая память требует создания меньшего числа каналов в чипе. Их количество снижается с 930 миллионов до 670 миллионов, что экономит место и снижает сложность производства, а это, в свою очередь, положительно скажется на ценах.

В скором будущем компания планирует выпустить SSD на базе 6-го поколения памяти TLC V-NAND объёмом 512 ГБ.

Эта память кажется идеальным решением, ведь она является энергонезависимой и низковольтной. Опубликованный отчёт по исследованию гласит, что энергопотребление при записи и удалении в новой памяти в 100 раз ниже, чем у DRAM. Более того, хранилище обладает поразительной надёжностью и способно хранить данные дольше, чем существует вселенная.

Применение данной памяти позволит создать компьютеры, не требующие загрузки, и способные мгновенно переходить из режима сна в режим обычной работы.

Профессор физики Манус Хейн из университета Ланкастера заявил: «Универсальная память, которая просто хранит данные, которые легко изменить, по широко распространённому мнению была труднодостижимой, или даже невозможной, однако это устройство демонстрирует требуемые свойства».

Нет сомнений, что профессор провёл потрясающую работу, но пока о практическом применении памяти нового типа речи не идёт. Кроме того, в исследовании ничего не сказано о производительности такой памяти.

В мире 3D NAND оптимальным путём повышения плотности является увеличение числа слоёв в стековой структуре NAND. Компания SK Hynix сообщила, что она первой в мире приступила к производству 128-слойных чипов TLC NAND объёмом 1 Тб, используя 4D структуру. Конечно, инженеры не открыли четвёртое измерение, а просто разместили слой периферии под стеком 3D NAND.

С переходом на 128-слойные стеки компания может увеличить продуктивность на 40%, по сравнению с нынешней 96-слойной структурой. Кроме того, переход на новую технологию позволяет на 40% сократить себестоимость производства.

Компания планирует начать поставки 4D NAND памяти во второй половине этого года, обещая скорости передачи данных на уровне 1400 Мб/с при напряжении 1,2 В. Эти чипы окажутся крайне полезными для мобильных устройств.

Также компания сообщила, что планирует создавать собственные клиентские SSD объёмом до 2 ТБ на базе собственных контроллеров. Для корпоративного рынка SK Hynix будет разрабатывать накопители объёмом 16 ТБ и 32 ТБ.

Следующим шагом компании станет создание 176-слойных чипов NAND.

В марте этого года SK Hynix начала опытное производство 96-слойной 4D NAND памяти, а Toshiba и Western Digital уже вынашивают планы по введению 128-слойной технологии памяти типа TLC. Это позволит увеличить плотность данных, но при этом избежать проблем, связанных с запуском памяти QLC.

Решение о внедрении новой технологии производства NAND появилось на фоне продолжающегося кризиса перепроизводства и переполненности рынка продуктами на базе хорошо отработанной 64-слойной технологии. Применив новую технологию можно перейти к меньшим объёмам производства, сократив избыток памяти на рынке и подняв на неё цену, одновременно снизив себестоимость.

Последние полгода обозреватели считали, что спрос на NAND-память со стороны производителей смартфонов во втором полугодии заметно вырастет. Также оживление на рынке ожидали от производителей серверов и ЦОД. Однако теперь аналитики ожидают, что NAND-память продолжит тенденцию к удешевлению.

Глобальная торговая ситуация по-прежнему негативна для спроса на конечном рынке, и спрос от производителей оборудования для центров обработки данных не подаёт признаков повышения. Краткосрочный спрос — ограничен.

Таким образом отмечается, что цена на память NAND во втором полугодии продолжит снижаться, хотя темпы снижения замедляться до величины менее 10%.

Компания отметила, что она применяет собственную QLC технологию для построения 96-слойных 4D чипов. Она отмечает, что её новые микросхемы объёмом 1 Тбит будут доступны производителям «как раз к открытию рынка QLC».

При этом фирма сообщает, что занимается разработкой собственного программного алгоритма по работе с памятью QLC и контроллера, и планирует выпустить соответствующие решения вовремя, чтобы отвечать требованиям клиентов.

«Мы планируем выпускать собственные SSD на основе QLC со следующего года, когда ожидается значительный спрос на QLC NAND для промышленности», — заявил вице-президент и глава разработки стратегии NAND в SK Hynix Хан Джу На. «В частности, мы намерены занять надёжную позицию на рынке высокоплотных eSSD, которые заменяют жёсткие диски решениями на базе NAND Flash, поскольку имеют объём 16 ТБ или больше».

Факт поставки образцов терабитных QLC NAND микросхем прокомментировал исполнительный директор Silicon Motion Technology Уоллес Коу: «Мы получили инженерные образцы QLC от SK Hynix и мы поражены общей производительностью. Образцы отвечают требованиям к клиентским SSD».

По прогнозам IDC доля QLC памяти на рынке NAND должна вырасти с 3% в 2019 году до 22% в 2023 году, в то время как рынок eSSD будет расти по 48% в год, быстро заменив HDD в течение 5 лет.

По номенклатуре Toshiba чип будет называться BiCS-5. Несмотря на высокую плотность, чип будет основан на памяти TLC, а не новой QLC. Это связывают с продолжающимися проблемами при производстве QLC и низким процентом выхода годных отпечатков. Однако за счёт повышения числа слоёв чипы будут иметь объём 512 Гб, что на треть больше, чем у 96-слойных чипов. Первые коммерческие продукты на основе 128-слойной памяти появятся в 2020 или 2021 годах.

Сообщается, что чипы BiCS-5 имеют четырёхплоскостную конструкцию. Их ядра разделены на 4 секции, или плоскости, доступ к которой осуществляется независимо. Для сравнения, BiCS-4 имела две плоскости. Благодаря этому скорость записи на канал также удвоится и составит 132 МБ/с. Кроме того, в новых микросхемах используется инновационное размещение логической цепи под самым нижним «слоем» с данными, что позволяет на 15% экономить размер ядра.

Аналитики считают, что новые микросхемы будут изготавливаться на 300 мм блинах с выходом годной продукции выше 85%.