Os fabricantes impulsionam mais avanços no flash 3D NAND

O mercado de armazenamento global está testemunhando uma demanda crescente por flash NAND. Essa tecnologia foi alcançada por meio de muitos desenvolvimentos, não apenas nos recursos dos controladores de flash de hoje, mas especialmente por meio da arquitetura 3D NAND. À medida que a Internet das coisas industrial (IIoT), fábricas inteligentes, veículos autônomos e outros aplicativos com uso intensivo de dados continuam a ganhar força, os requisitos de armazenamento de dados para esses aplicativos exigentes se tornam mais desafiadores.

Em uma entrevista, Lena Harman, gerente de comunicações de marketing da Hyperstone, reconheceu que o flash 3D NAND está dando um grande passo à frente. A nova tecnologia de memória fez um grande progresso nos últimos anos e oferece uma alternativa interessante às tecnologias de memória 2D NAND estabelecidas usadas em SSDs.

“O armazenamento flash NAND está assumindo o controle do armazenamento de dados em um nível global”, disse Harman. “Está dominando nosso futuro, impulsionando novos desenvolvimentos e teve um forte crescimento nas últimas duas décadas. A demanda constante por capacidades mais altas influenciou os fabricantes de flash NAND a otimizar seus processos para permitir que mais bits sejam armazenados por célula, bem como reduzir os tamanhos dos recursos. Embora agora tenhamos arquitetura 3D que alivia alguns dos desafios. O flash NAND 'não tem cérebro' e tem imperfeições inerentes, e é por isso que precisa de um controlador de memória flash para gerenciar todas as complexidades que vêm com as transferências de dados. ”

O controlador de memória flash atua como o sistema de gerenciamento de dados / intermediário quando se trata de comunicar dados de uma interface de host (conectada a um sistema) para o flash NAND. Dependendo do fator de interface / forma, existem diferentes protocolos que o controlador de flash deve considerar em seu design para funcionar corretamente, e é por isso que desenvolvemos muitos controladores diferentes para interfaces diferentes (por exemplo, USB, SATA, CF PATA, SD).

Tecnologia 3D:tecnologia de portão flutuante vs. armadilha de carga

A tecnologia flash 2D NAND tem tempos de acesso rápidos, latências baixas, baixo consumo de energia, robustez e fatores de forma pequenos. Esses grandes avanços tecnológicos visam reduzir custos por meio da miniaturização estrutural. No entanto, o limite alcançado em 15nm impôs novos desafios em termos de erros durante a leitura de dados e redução da robustez e integridade dos dados. Portanto, as inovações estão se movendo na direção do flash NAND tridimensional (3D NAND) e aumentando o número de bits por célula. Em uma memória flash 3D NAND, várias camadas de células flash são empilhadas.

3D NAND Flash

A tecnologia de memória 3D NAND oferece inúmeras vantagens para fornecedores e clientes. A densidade de memória mais alta garante que os fornecedores de memória flash possam produzir dispositivos com capacidades maiores e mais gigabytes em um wafer de silício com o mesmo rendimento. 3D NAND é uma tecnologia de armazenamento de dados flash que envolve o corte de silício em várias camadas, empilhando células de memória para aumentar a densidade e permitindo que as células se espalhem em cada camada, reduzindo a interferência de células adjacentes. O processo de produção de 3D NAND também é menos complicado do que outras tecnologias alternativas, pois usa o mesmo material, mas com pequenas modificações para produzir NANDs simples. Até o momento, duas abordagens se tornaram padrão:portão flutuante e captura de carga.

Com o método de porta flutuante, as cargas são armazenadas por meio de uma porta flutuante eletricamente isolada localizada entre o canal e a porta de controle. Nas arquiteturas de captura de carga, as cargas são mantidas dentro de centros de captura, que consistem em uma camada de nitreto de silício.

Independentemente de a tecnologia usada ser armadilha de carga ou porta flutuante, os dados enviados de qualquer sistema host para o flash NAND precisam ser gerenciados por um controlador de memória flash. É por isso que um controlador altamente confiável é parte integrante de um sistema de alto desempenho. A arquitetura 3D abriu caminho para flashes de alta densidade, mas os aplicativos de armazenamento baseados nesta tecnologia agora têm uma demanda crescente por níveis mais altos de confiabilidade e retenção de dados somente alcançáveis ​​por meio de um controlador de última geração. Em última análise, a escolha do controlador de memória flash é fundamental para alcançar mais resistência e longevidade.

A arquitetura 3D atual usa até 176 camadas. Embora não pareça haver nenhum limite físico estrito no número de camadas no momento, ir muito além disso pode exigir a combinação de diferentes métodos de desenvolvimento para empilhar moldes 3D uns sobre os outros. Os desenvolvimentos na arquitetura 3D na última década tornaram os drives flash de alta capacidade mais acessíveis em uma escala global. Embora essa tecnologia tenha trazido muitas vantagens de desempenho, longevidade e sua capacidade de tornar as células de densidade mais alta (TLC, QLC) mais confiáveis, ela também foi associada a processos de fabricação complexos e incrivelmente caros.

Controladores de Flash

O controlador fornece a interface entre o host e o NAND flash usando interfaces padrão, mas sem o custo e o espaço necessários para conectores físicos. A família Hyperstone U9 de controladores de memória flash, junto com o firmware fornecido, oferece uma solução turnkey fácil de usar para unidades de memória flash industriais, de alta resistência e robustas ou módulos compatíveis com sistemas host com interface USB 3.1 SuperSpeed ​​5 Gbps. A funcionalidade de correção de erros nos controladores de memória Hyperstone apresenta uma tecnologia proprietária chamada FlashXE (eXtended Endurance).

FlashXE implementa correção de erros com base em códigos Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH), e os controladores também têm um módulo de correção de erros auxiliar que usa códigos concatenados generalizados (GCC) fornecendo correção de erros de última geração comparável com LDPC (baixa densidade Código de paridade). Quando a unidade de estado sólido é implementada com componentes discretos diretamente em um PCB host, essa abordagem é conhecida como Disk on Board (DoB). Uma abordagem DoB é ideal para armazenamento profundamente integrado. Ele também tem muitas vantagens que o tornam atraente em outros cenários de uso. O uso de componentes discretos em vez de um produto acabado reduz o custo total e dá ao fabricante controle total sobre a lista de materiais (BoM).

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EE Times Europe.