Флеш-пам’ять на роздоріжжі

Для виробників флеш-пам’яті зараз цілком можуть бути найкращі часи та найгірші часи. З одного боку, ми не тільки використовуємо все більше і більше флеш-пам’яті на своїх телефонах, планшетах і все частіше в своїх портативних комп'ютерах, але спалах став невід’ємною частиною більшості великих центрів обробки даних, починаючи від зберігання даних до корпоративних серверів. У той же час, технологія, яка дозволила флеш-пам’яті стати настільки всюдисущою і настільки стрімко знизити ціну за останні кілька років, схоже, наближається до свого кінця.

Обидві тенденції були показані на щорічному саміті Flash Memory минулого тижня.

Мабуть, великою новиною є те, як інтегрований флеш отримує в корпоративних системах. Протягом тривалого часу ми бачили SSD, флеш в тому ж форм-факторі, що й жорсткі диски, змішаний із значно більшою кількістю традиційних жорстких дисків, з програмним забезпеченням, що забезпечує "багаторівневість" для розміщення найчастіше використовуваних даних на більш швидких SSD та менш часто використовувані дані на уповільнюючих дисках. Тепер ми бачимо кілька різних підходів до пристроїв, що працюють лише за допомогою flash.

Наприклад, Джейсон Тейлор у Facebook пояснив, що компанія використовує спалах як кеш-пам'ять у деяких системах, флеш-пам'ять як основне сховище у своїй базі даних та як альтернатива оперативної пам'яті на деяких серверах індексів. Він пояснив, що якщо вам потрібні новини, що коштують два дні, це надходить з серверів загальної оперативної пам'яті; якщо вам потрібні новини за два тижні, це приходить від спалаху.

Багато компаній мають альтернативу традиційним SSD, включаючи декілька відомих плеєрів, таких як Fusion-io та XtremIO, який був придбаний EMC. Нещодавно IBM анонсувала всесегментний сервер, відомий як FlashAhead, заснований на технології компанії Texas Memory Systems.

На шоу було кілька цікавих підходів. Наприклад, Skyera створює масив з усіма флешками на основі MLC-спалаху, який, як правило, містить два біти даних у кожній комірці, і тому є менш дорогим, але не настільки надійним, як однорівневий флеш-пам'ять або SLC, який використовується у багатьох корпоративних SSD. Використовуючи власний контролер, компанія представила корпус 1U, відомий як skyEagle, який вміщує до 500 ТБ і може створити 5 мільйонів IOps (операції вводу-виводу в секунду) за формат 1, 99 дол.

Усі демонстрували SSD за новими та кращими ціновими точками. Samsung, який претендує на найбільший продавець SSD-дисків, представив нову лінійку споживачів, відому як 840 EVO, яка переходить на 19 nm TLC (трирівневу пам’ять) і тепер поставляється з 1 ГБ кешу DRAM. Він доступний у різних розмірах, включаючи 250 ГБ версії зі ціновою ціною 189, 99 дол. США та 1ТБ версією із ціною списку 649, 99 дол. Це багато грошей на зберігання споживачів, але це значно менше $ 1 / ГБ, досить вражаючий крок.

Деякі компанії мали деякі новаторські проблеми. Мікрон показав, як контролер на SSD може бути використаний для прискорення пошуку в MySQL, стверджуючи, що вдвічі перевищує продуктивність стандартних SSD.

Якщо говорити про SSD, то швидкість корпоративних SSD поліпшується, інтерфейси переміщуються від 6 Гбіт / с до 12 Гбіт / с. І хоча корпоративні системи все частіше розглядають такі рішення, як картки PCIe, наповнені флеш-пам’яттю, споживчих SSD-дисків стає все менше, і багато компаній, включаючи Intel, говорять про новий форм-фактор m.2, який набагато менший, ніж традиційний 2, 5-дюймовий жорсткий дисководи або навіть mSATA.

Постачальники жорсткого диска - це компанії, що володіють флеш-досвідом і використовують їх для створення як SSD, так і гібридних накопичувачів - тих, що включають як флеш, так і прядильні магнітні носії. Western Digital придбав виробник програмного забезпечення SSD VeloBit, і він перебуває в процесі придбання STEC, в той час як Seagate має частки в DensBits, що робить контролери, і Virident, що забезпечує зберігання PCIe на базі Flash. Третій виробник жорстких дисків - Toshiba - один з найбільших виробників флеш-накопичувачів.

Однак на фронті технологій все було не так весело. Досить зрозуміло, що основна технологія, яку промисловість використовує для створення флеш-пам’яті, здається, що «плаваючі ворота NAND» досягають своєї межі, і у більшості виробників виникають проблеми при створенні робочих версій нижче 16 нм до 19 нм. Ми чули, що плаваючі ворота NAND досягали своїх меж раніше, але зараз виробництво на менших геометріях здається дуже складним, особливо через затримки у літографічному обладнанні додаткової ультрафіолетової (EUV).

Найпоширенішою альтернативою тут є "вертикальний NAND", де Samsung привернула багато уваги з випуском того, що має стати першим комерційним продуктом, його 3D-спалаху "V-NAND". Замість загальної планарної NAND з плаваючим затвором для захоплення електронів у комірці пам’яті, для цього використовується кілька шарів комірок пам’яті, кожен з яких використовує тонку плівку, яку називають зарядною пасткою для зберігання електронів. Дизайн, матеріали та структура - дуже різні.

Початковий продукт Samsung V-NAND, який вже випускається, буде 24-шаровим чіпом, який зберігає 128 Гбіт. Компанія прагне збільшити це до 1 Тб чіпів до 2017 року. Однією з великих переваг тут є те, що він використовує стандартну літографію ( більше 30 нм, хоча Samsung не вказав конкретний розмір), тому він не вимагає інструментів EUV. З часом це повинно зростати в щільності, збільшуючи кількість шарів, а не просто зменшуючи розмір клітин за допомогою літографії.

Samsung показала перший V-NAND SSD, 2, 5-дюймовий накопичувач SATA 6 Гбіт / с, доступний об'ємом 480 ГБ і 960 ГБ, який, на думку компанії, буде на 20 відсотків швидшим і використовуватиме на 50 відсотків менше енергії, ніж нинішні SSD.

Інші виробники флеш не здаються далеко позаду. Toshiba та SanDisk, які спільно працюють над виробництвом флеш-вершин, стверджують, що Toshiba фактично винайшов вертикальний NAND, але впевнений, що поки що його наступні покоління "1Y" дво- та трибітні рішення матимуть більше сенсу для ринку. Micron та Intel, які також є партнерами у флеш-пам'яті, обидва кажуть, що вони мають досвід для створення 3D NAND, але поки зосереджуються на більш традиційному 16-нм планарному спалаху, оскільки, як кажуть, це більш економічно. Але Мікрон заявив, що працює над 256Gb чіпом на основі 3D NAND. Компанія SK Hynix розповіла про свій 16-метровий спалах MLC NAND, але також демонструвала 3D-NAND вафельні на своєму стенді, а компанія заявила, що чіп на 128 Гб буде випускатися до кінця цього року і нарощуватиме обсяг наступного року.

Більшість оглядачів вважають, що кількість вертикальних NAND буде порівняно невеликим протягом наступних двох років, оскільки традиційні планарні спалахи продовжуватимуть домінувати на ринку, але цей вертикальний NAND стане значно більшою частиною ринку енергонезалежної пам’яті між 2016 та 2018 роками Але до цього моменту на ринок повинні виходити інші альтернативи пам’яті.