Hvad er V-NAND?

V-NAND står for Vertical NAND og refererer til flash-arkitektur, der bruges i flash-hukommelse. Det er et relativt nyt koncept, der kun har været i kommerciel fremstilling siden 2013, da Samsung skabte det første produkt med det.

Vertikal NAND kan også kaldes 3D NAND og har hukommelsesstakke med lodret stablede celler. Dette gør det muligt for en specifik chipstørrelse at have en højere bittæthed, end den ellers kunne. Dette er i modsætning til 2D NAND – den traditionelle version, hvor hukommelsesceller styres i en todimensionel matrix.

Fordelene ved 3D-lagring er ret ligetil – mere lagerplads i det samme område, ligesom hvordan et højhus kan indeholde mere kontorplads end en enkelt-etagers bygning på en grund af samme størrelse. Takket være de meget tynde siliciumchips skaber det desuden ikke nogen særlige højdeproblemer at stable flere lag oven på hinanden.

Det grundlæggende i V-NAND

Udover sin struktur og 3D-form er V-NAND ikke så forskellig fra almindelig NAND. Det er i sin kerne en logisk gate, der fungerer med to ( eller nogle gange flere ) indgange og en udgang. Flere NAND-porte er arrangeret på specifikke måder for at opnå deres formål. NAND blev oprindeligt udviklet i 1980'erne og er stadig markedets mest populære type flash-hukommelsescelle. Dens største konkurrent er NOR-porten. Selvom de er struktureret på samme måde, fungerer NOR- og NAND-celler forskelligt. De bruger forskellig logik til at skabe output fra de input, de får. Kredsløbslayoutet for NOR flash byder på nogle fordele og ulemper, hvilket fører til andre brugssager.

Input til en NAND-gate er altid enten i form af 0 eller 1, og der er altid mindst 2. Kommercielt kan du finde op til 8 indgange i én gate - men to er standarden. Disse to inputs kontrolleres i forhold til portens sandhedstabel, og der genereres et output baseret på dem. I tilfælde af NAND-porte bestemmes resultatet ( igen enten 0 eller 1 ) af, hvor mange indgange der er 1.

Hvis alle indgange er 1, returnerer NAND-porten et 0 som sin output. Hvis en eller flere indgange er 0s, er outputtet 1, uanset hvad. Dette er det direkte modsatte af NOR-logik. Der, hvis alle indgange er 0, returnerer porten et 1. Uanset hvad, hvis et input er et 1, er outputtet 0.

Cutting Edge V-NAND

På nuværende tidspunkt er denne teknologi i sin 8. generation. Fra november 2022 er den mest højtydende version af Vertical NAND flash Samsungs 1-terabit triple-level celle V-NAND. Den har den højeste bittæthed og den højeste lagerkapacitet af enhver V-NAND til dato. Som et direkte resultat af implementeringen af ​​denne nyeste generation af Flash-hukommelsesceller vil den næste generation af serversystemer ( deres primære brug ) have adgang til mere lagerplads med et mindre fodaftryk.

Forøgelse af yderligere lag oven på det enelag, der findes i 2D NAND, øger naturligvis kapacitet og ydeevne. Forudsat at et givet område i 2D NAND har hundrede hukommelsesceller. V-NAND kunne for eksempel opbevare tre hundrede på samme plads ved at stable tre lag oven på hinanden. Moderne V-NAND bruger dog hundredvis af lag, hvilket øger lagerkapaciteten markant. Der er selvfølgelig stadig begrænsninger, men 3D NAND har vist sig at være et levedygtigt alternativ til den ældre 2D-version. Med undtagelse af Tb-versionen nævnt ovenfor, har de fleste V-NAND-chips i kommerciel brug i øjeblikket enten 256Gb eller 512Gb. Selve teknologien er trods alt stadig forholdsvis ny.

Konklusion

V-NAND er en flashhukommelsesspecifik teknologi. Det involverer at stable flere dies af NAND-hukommelse lodret oven på hinanden med den passende forbindelse mellem lagene. Det gør det muligt at multiplicere flashhukommelseskapaciteten, mens den bevarer det samme fodaftryk uden at foretage dramatiske nodeforbedringer. At stable matricer oven på hinanden øger flash-chippens højde. Hver terning er dog tynd nok til, at den samlede højde stadig er ubetydelig, selv med hundredvis af lag.

Denne betydelige stigning i lagertæthed er fremragende til lagerkapacitet. Især for hyperscalarer giver tæthedsstigningen dog specifikke fordele. At reducere antallet af serverracks, der er nødvendigt, samtidig med at lagerkapaciteten øges, hjælper med at reducere det samlede strømforbrug. V-NANDs kapacitetsfordel i forhold til almindelig NAND-hukommelse har ført til, at NAND er blevet fuldstændig afløst.