Produsen mendorong kemajuan lebih lanjut dalam flash NAND 3D

Pasar penyimpanan global menyaksikan meningkatnya permintaan untuk flash NAND. Teknologi ini telah dipenuhi melalui banyak perkembangan, tidak hanya dalam kemampuan pengontrol flash saat ini, tetapi terutama melalui arsitektur 3D NAND. Karena Industrial Internet of Things (IIoT), pabrik pintar, kendaraan otonom, dan aplikasi intensif data lainnya terus mendapatkan daya tarik, persyaratan penyimpanan data untuk aplikasi yang menuntut ini menjadi lebih menantang.

Dalam sebuah wawancara, Lena Harman, manajer komunikasi pemasaran di Hyperstone, mengakui bahwa flash 3D NAND mengambil langkah maju yang besar. Teknologi memori baru telah membuat kemajuan luar biasa dalam beberapa tahun terakhir dan menawarkan alternatif yang menarik untuk teknologi memori 2D NAND yang digunakan dalam SSD.

“Penyimpanan flash NAND mengambil alih penyimpanan data di tingkat global,” kata Harman. “Ini mendominasi masa depan kita, mendorong perkembangan baru dan memiliki pertumbuhan yang kuat selama dua dekade terakhir. Permintaan konstan untuk kapasitas yang lebih tinggi telah memengaruhi produsen flash NAND untuk mengoptimalkan proses mereka untuk memungkinkan lebih banyak bit disimpan per sel serta mengecilkan ukuran fitur. Sementara kami sekarang memiliki arsitektur 3D yang meringankan beberapa tantangan. Flash NAND tidak memiliki 'otak' dan memiliki ketidaksempurnaan yang melekat, itulah sebabnya diperlukan pengontrol memori flash untuk mengelola semua kerumitan yang menyertai transfer data.”

Kontroler memori flash bertindak sebagai perantara/sistem manajemen data dalam hal mengomunikasikan data dari antarmuka host (terhubung ke sistem) ke flash NAND. Tergantung pada antarmuka/faktor bentuk, ada protokol berbeda yang harus dipertimbangkan pengontrol flash dalam desainnya agar dapat berfungsi dengan baik, itulah sebabnya kami mengembangkan banyak pengontrol berbeda untuk antarmuka berbeda (mis. USB, SATA, CF PATA, SD).

Teknologi 3D:Gerbang apung vs. teknologi perangkap muatan

Teknologi flash NAND 2D memiliki waktu akses cepat, latensi rendah, konsumsi daya rendah, ketahanan, dan faktor bentuk kecil. Kemajuan teknologi besar tersebut ditujukan untuk mengurangi biaya melalui miniaturisasi struktural. Namun, batas yang dicapai pada 15nm telah menimbulkan tantangan baru dalam hal kesalahan selama pembacaan data dan mengurangi ketahanan dan integritas data. Oleh karena itu, inovasi bergerak ke arah flash NAND tiga dimensi (3D NAND) dan meningkatkan jumlah bit per sel. Dalam memori flash NAND 3D, beberapa lapisan sel flash ditumpuk.

Flash NAND 3D

Teknologi memori 3D NAND menawarkan banyak keuntungan bagi pemasok dan pelanggan. Kepadatan memori yang lebih tinggi memastikan bahwa pemasok memori flash dapat memproduksi perangkat dengan kapasitas lebih tinggi dan lebih banyak gigabyte dalam wafer silikon untuk hasil yang sama. 3D NAND adalah teknologi penyimpanan data flash yang melibatkan pemotongan silikon berlapis-lapis, menumpuk sel-sel memori untuk meningkatkan kepadatan dan memungkinkan sel-sel menjangkau setiap lapisan dengan mengurangi interferensi dari sel-sel yang berdekatan. Proses produksi NAND 3D juga tidak terlalu rumit dibandingkan teknologi alternatif lainnya, karena menggunakan bahan yang sama tetapi dengan sedikit modifikasi untuk menghasilkan NAND sederhana. Sampai saat ini, dua pendekatan telah menjadi standar:gerbang apung dan perangkap muatan.

Dengan metode gerbang terapung, muatan disimpan melalui gerbang terapung yang diisolasi secara elektrik yang terletak di antara saluran dan gerbang kontrol. Dalam arsitektur perangkap muatan, muatan ditahan di dalam pusat perangkap, yang terdiri dari lapisan silikon nitrida.

Terlepas dari apakah teknologi yang digunakan adalah charge trap atau floating gate, data yang dikirim dari sistem host mana pun ke flash NAND perlu dikelola oleh pengontrol memori flash. Inilah sebabnya mengapa pengontrol yang sangat andal merupakan bagian integral dari sistem berkinerja. Arsitektur 3D membuka jalan untuk flash kepadatan tinggi, tetapi aplikasi penyimpanan berdasarkan teknologi ini sekarang memiliki permintaan yang meningkat untuk tingkat keandalan dan retensi data yang lebih tinggi yang hanya dapat dicapai melalui pengontrol kelas atas. Pada akhirnya, pilihan pengontrol memori flash adalah kunci untuk mencapai daya tahan dan umur panjang yang lebih baik.

Arsitektur 3D saat ini menggunakan hingga 176 lapisan. Meskipun tampaknya tidak ada batasan fisik yang ketat pada jumlah lapisan saat ini, melangkah lebih jauh dari ini mungkin memerlukan penggabungan metode pengembangan yang berbeda untuk menumpuk cetakan 3D di atas satu sama lain. Perkembangan arsitektur 3D selama dekade terakhir telah membuat flash drive berkapasitas tinggi lebih dapat dicapai dalam skala global. Meskipun teknologi ini telah memberikan banyak keuntungan pada kinerja, umur panjang, dan kemampuannya untuk membuat sel dengan kepadatan lebih tinggi (TLC, QLC) lebih andal, teknologi ini juga digabungkan dengan proses manufaktur yang rumit dan sangat mahal.

Pengontrol lampu kilat

Pengontrol menyediakan antarmuka antara host dan flash NAND menggunakan antarmuka standar tetapi tanpa biaya dan ruang yang dibutuhkan untuk konektor fisik. Keluarga pengontrol memori flash Hyperstone U9, bersama dengan firmware yang disediakan, menawarkan solusi turnkey yang mudah digunakan untuk drive atau modul memori flash industri, daya tahan tinggi, dan kuat yang kompatibel dengan sistem host dengan antarmuka USB 3.1 SuperSpeed ​​5 Gbps. Fungsi koreksi kesalahan dalam pengontrol memori Hyperstone menampilkan teknologi eksklusif yang disebut FlashXE (eXtended Endurance).

FlashXE mengimplementasikan koreksi kesalahan berdasarkan kode Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH), dan pengontrol juga memiliki modul koreksi kesalahan tambahan yang menggunakan Generalized Concatenated Codes (GCC) yang menyediakan koreksi kesalahan canggih yang sebanding dengan LDPC (Low Density Kode Paritas). Ketika solid-state drive diimplementasikan dengan komponen diskrit langsung pada PCB host, pendekatan ini dikenal sebagai Disk on Board (DoB). Pendekatan DoB sangat ideal untuk penyimpanan yang tertanam dalam. Ini juga memiliki banyak keunggulan yang membuatnya menarik dalam skenario penggunaan lainnya. Penggunaan komponen terpisah alih-alih produk jadi mengurangi total biaya dan memberi produsen kendali penuh atas Bill of Material (BoM).

>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EE Times Europe.