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如何获得最好的SSD性能

sommai——Fotolia

这篇文章是我们基本指南的一部分:3D NAND技术:它是什么以及它的发展方向

NAND闪存的现状,现在和不久的将来

闪存芯片在存储领域掀起了一场革命,但由于需求巨大,它最近面临着短缺。这很容易,NAND技术的进步展示了一个美好的未来。

在幕后,NAND闪存在过去的一年里经历了重大转变。Flash是一个极其复杂的物理特性平衡,与生产过程、数据完整性要求和书写耐久性问题混合在一起。简而言之,随着我们进入2016年,最初的flash方法(即2D NAND)已经耗尽了空间,无法通过缩小功能来增加每个骰子的容量。

进入3D NAND的概念在那里,闪光电池堆积在三维空间中。每个模具的产能增加48倍看起来可以用相对较少的努力实现,而且这种增加可能会在大批量生产中减少4倍的每位成本。产能增加和价格降低比率的差异源于许多生产过程在模具上溅射每个细胞层的事实发生在3D NAND

计划到此为止

结果事情并没有按照计划进行NAND闪存芯片制造商.首当其冲的受害者之一就是放松问题。保持所有这些层的垂直对齐是非常具有挑战性的。

对于一个48单元的堆叠,垂直堆叠的允许公差大约是1度,并且随着层数的增加,情况会变得更糟。这引起了人们对3D NAND整个概念的重新思考。

芯片制造商已经迁移到一种方法,在一个芯片上创建多个48或64层堆叠块,将每个堆叠块放在其他堆叠块的上面,但使用一个粗略大小的垂直互连访问连接堆叠块。这允许对层的垂直对齐有更大的容忍度。

转换到3D NAND的时间比计划的要长,这导致了模具的短缺,因为工厂已经进行了转换到新工艺。

最终的结果是,在过去的几个月里,我们已经有了64gb死亡和1tb死亡的公告,反映了这两种方法。1tb的芯片可能会进一步堆叠,而4tb甚至8tb的单个芯片可能会在12个月左右的时间内完成。与这些设备,100tb 2.5英寸ssd硬盘在2016年9月的闪存峰会上宣布的,在2018年看起来非常真实。

对齐问题和技术方法的变化对市场产生了重大影响。转换到3D NAND的时间比计划的要长,导致缺口的死因为工厂已经采用了新工艺。

超过偏差

对齐并不是阻碍3D发展的唯一问题。显然,三级单元(薄层色谱)闪光是NAND闪存的吸引点内存容量是原来的3倍。

NAND闪存设备随着时间的推移,它们的性质是准静态的,其结果是在电池中可检测到的电压水平的分离缩小,使电池状态的电压彼此更接近。这增加了误读率,而且确实如此在薄层色谱中更明显,有八种不同的状态,相比之下,原来的单级单元闪光只有两种状态。

这种缩减需要对策,包括随时间重新设置阈值,扩展错误检测/纠正代码,并添加非常复杂的带有阈值和时间调整的重试过程。这是一门复杂的科学(和数学),要把它做好,然后在经济上加以实施,是有挑战的。努力的积极结果已经主要增加了模具产量和写入耐久性。

尽管如此,我们将看到ssd的系列方法,其中具有基本相同结构的系列成员将根据读/写速度、写耐久性和温度范围进行区分。范围也很重要,例如,每天的驱动器写从最少到最多的扩展多达10倍。

处理延迟的结果是减少了flash死可用性,因为NAND闪存晶圆厂被闲置以实现转换。这在2016年下半年造成了严重冲击,SSD的价格上涨了10%,而且这种趋势还在继续。由于人们意识到企业硬盘驱动器正在成为一个过时的概念,对ssd的需求迅速增加,这使问题变得更加复杂。

三星的失败,召回和试图更换Galaxy Note,导致超过1亿的死亡退出市场,进一步增加了压力。

救援正在接近

2017年下半年将带来缓解。堆叠64层模具的技术问题似乎已经过去了,到今年年中,单堆栈模具将批量出货。额外的工厂能力将从动态RAM和也没有flash晶圆厂重新使用3D NAND,并从新的工厂产能。到2017年年底,价格应该会回落到危机前的水平甚至更低;2018年,我们应该会看到ssd接近hdd的价格平价。

这对硬盘市场意味着什么是值得讨论的。面对2015年和2016年的需求下降,HDD的生产能力已经大幅下降,所以HDD并不能很好地夺回市场份额。另外,容量大需要的hdd不太适合主存使用,是相对较慢的单一写入技术产品——尤其是在写入时——完全不适合操作系统驱动,不适合pc和许多服务器使用。

这个行业看起来是这样的迈向全闪光的未来从2018年开始,30 TB到100 TB的大容量驱动器是二级存储的最佳位置。

期待一些关于使用的争论quad-level细胞(QLC)NAND闪存存储而不是即将普及的TLC。基于对TLC的物理和数据动力学的所有研究投资,将相同的思维过程应用到QLC,有16种可能的细胞状态,似乎是一个合乎逻辑的后续,指向进一步的成本削减和容量增加。

无处不在、速度极快的存储技术的出现将深刻地改变IT行业。服务器将做得更多,例如,当驱动器与1000万IOPS或以上(在闪存峰会上宣布的)将彻底改变超融合产品。

下一个步骤

Flash的进步将促进企业使用

竞争技术把火线上的闪光

3D NAND的未来是光明的专家说,

如何处理NAND闪存技术不足

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