Флэш-память на распутье

Для производителей флеш-памяти сейчас вполне могут быть лучшие и худшие времена. С одной стороны, мы не только используем все больше и больше флэш-памяти в наших телефонах, планшетах и ​​все чаще в наших ноутбуках, но и флэш-память стала неотъемлемой частью большинства крупных центров обработки данных, от хранилищ до корпоративных серверов. В то же время технология, которая позволила флэш-памяти стать настолько повсеместной и столь быстро падать в цене за последние несколько лет, похоже, приближается к своему концу.

Обе тенденции были представлены на ежегодном саммите по флэш-памяти на прошлой неделе.

Возможно, большая новость заключается в том, как интегрированная флэш-память получает в корпоративных системах. В течение долгого времени мы видели SSD, флеш-память в том же форм-факторе, что и жесткие диски, смешанные с гораздо большим количеством традиционных жестких дисков, с программным обеспечением, обеспечивающим «многоуровневое» размещение наиболее часто используемых данных на более быстрых SSD и менее часто используемые данные на медленных дисках. Теперь мы видим несколько разных подходов к флеш-приборам.

Например, Джейсон Тейлор из Facebook объяснил в своем выступлении, как компания использует флэш-память в качестве кэша в некоторых системах, флэш-память в качестве основного хранилища в своей базе данных и в качестве альтернативы оперативной памяти на некоторых индексных серверах. Он объяснил, что если вам нужны новости за два дня, они поступают с серверов, использующих всю оперативную память; если вам нужны новости за две недели, они приходят от вспышки.

Многие компании имеют альтернативы традиционным твердотельным накопителям, в том числе несколько известных игроков, таких как Fusion-io и XtremIO, которые были приобретены EMC. IBM недавно анонсировала полностью флэш-сервер, известный как FlashAhead, основанный на технологии Texas Memory Systems.

На выставке было несколько интересных подходов. Например, Skyera создает массив с полной флэш-памятью на основе флэш-памяти MLC, которая обычно содержит два бита данных в каждой ячейке, и поэтому является менее дорогой, но не настолько надежной, как используемая флэш-память одного уровня или SLC. во многих корпоративных SSD. Используя свой собственный контроллер, компания представила корпус высотой 1U, известный как skyEagle, который вмещает до 500 ТБ и может создавать 5 миллионов операций ввода-вывода (операций ввода-вывода в секунду) за 1, 99 долл. США за ГБ в формате, что является разумной ценой для корпоративных хранилищ данных.

Все демонстрировали твердотельные накопители по новым и лучшим ценам. Компания Samsung, которая утверждает, что является крупнейшим продавцом твердотельных накопителей, представила новую потребительскую линейку, известную как 840 EVO, которая переходит на 19-нм TLC (трехуровневую) память и теперь поставляется с 1 ГБ кэш-памяти DRAM. Это доступно во множестве размеров, включая версию на 250 ГБ с прейскурантной ценой 189, 99 $ и версию на 1 ТБ с прейскурантной ценой 649, 99 $. Это много денег для потребительского хранения, но это намного меньше 1 доллара США / ГБ, довольно внушительный шаг.

У некоторых компаний были некоторые новаторские решения проблемы. Микрон показал, как контроллер в SSD может быть использован для ускорения поиска в MySQL, заявив, что в два раза выше производительности стандартных SSD.

Говоря о твердотельных накопителях, скорость корпоративных твердотельных накопителей улучшается: интерфейсы перемещаются с 6 Гбит / с до 12 Гбит / с. И в то время как корпоративные системы все чаще ищут решения, такие как карты PCIe, заполненные флэш-памятью, потребительские твердотельные накопители становятся все меньше, и многие компании, включая Intel, говорят о новом форм-факторе m.2, который намного меньше, чем у традиционных 2, 5-дюймовых жестких дисков. диски или даже mSATA.

Все производители жестких дисков приобретают компании с опытом работы с флэш-накопителями и используют его для создания как SSD, так и гибридных накопителей, которые включают флэш-накопители и вращающиеся магнитные носители. Western Digital приобрела производителя программного обеспечения для твердотельных накопителей VeloBit и находится в процессе приобретения STEC, в то время как Seagate имеет доли в DensBits, которая производит контроллеры, и Virident, которая делает хранилище PCIe на основе Flash. Третий оставшийся производитель жестких дисков, Toshiba, является одним из крупнейших производителей флэш-памяти.

На передовой технологии все было не так радужно. Совершенно очевидно, что базовая технология, используемая в отрасли для создания флэш-памяти, которая называется «плавающие ворота NAND», кажется, достигает своего предела, при этом большинство производителей испытывают проблемы с созданием рабочих версий ниже 16–19 нм. Мы слышали, что NAND с плавающим затвором ранее достигал своих пределов, но сейчас производство с меньшей геометрией, похоже, становится очень трудным, особенно из-за задержек в оборудовании для ультрафиолетовой литографии.

Наиболее распространенной альтернативой здесь является «вертикальная NAND», где Samsung привлекла большое внимание выпуском того, что должно стать первым коммерческим продуктом, его 3D-вспышкой «V-NAND». Вместо обычного плоского NAND с плавающим затвором для захвата электронов в ячейке памяти используются несколько слоев ячеек памяти, каждая из которых использует тонкую пленку, называемую ловушкой для хранения электронов. Дизайн, материалы и структура очень разные.

Первоначальный продукт Samsung V-NAND, который уже находится в производстве, будет представлять собой 24-слойный чип, в котором хранится 128 Гбит, и компания планирует увеличить его до 1 ТБ к 2017 году. Одним из больших преимуществ является то, что он использует стандартную литографию (более 30 нм, хотя Samsung не указывал конкретный размер), поэтому для него не требуются инструменты EUV. Со временем плотность должна увеличиваться за счет увеличения количества слоев, а не просто уменьшать размер ячейки с помощью литографии.

Samsung продемонстрировала первый V-NAND SSD - 2, 5-дюймовый SATA 6 Гбит / с накопитель емкостью 480 ГБ и 960 ГБ, который, по словам компании, будет на 20 процентов быстрее и потребляет на 50 процентов меньше энергии, чем современные твердотельные накопители.

Другие создатели флэш не кажутся далеко позади. Toshiba и SanDisk, которые совместно работают над производством флэш-памяти, утверждают, что Toshiba действительно изобрела вертикальную NAND, но убеждена, что пока ее двух- и трехбитные решения следующего поколения "1Y" будут иметь больше смысла для рынка. Micron и Intel, которые также являются партнерами в области флэш-памяти, оба говорят, что у них есть опыт в создании 3D NAND, но сейчас они фокусируются на более традиционных 16-нм планарных вспышках, так как они говорят, что они более экономичны. Но Micron сказал, что работает на 256-Гбайт чипе на базе 3D NAND. SK Hynix рассказала о своей 16-нм флэш-памяти MLC NAND, но также продемонстрировала на своем стенде пластину 3D NAND, и компания заявила, что к концу этого года будет выпущена микросхема объемом 128 ГБ, а в следующем году ее объем будет расти.

Большинство наблюдателей считают, что количество вертикальных NAND будет относительно небольшим в течение следующих нескольких лет, при этом традиционная плоская вспышка будет продолжать доминировать на рынке, но эта вертикальная NAND станет гораздо большей частью рынка энергонезависимой памяти в период с 2016 по 2018 год. Но к этому моменту на рынке должны появиться другие альтернативы памяти.