Τι είναι το V-NAND;

Το V-NAND σημαίνει Vertical NAND και αναφέρεται στην αρχιτεκτονική φλας που χρησιμοποιείται στη μνήμη flash. Είναι μια σχετικά πρόσφατη ιδέα που κυκλοφορεί μόνο στην εμπορική κατασκευή από το 2013, όταν η Samsung δημιούργησε το πρώτο προϊόν που το χαρακτηρίζει.

Το κάθετο NAND μπορεί επίσης να ονομάζεται 3D NAND και διαθέτει στοίβες μνήμης με κάθετα στοιβαγμένα κελιά. Αυτό επιτρέπει σε ένα συγκεκριμένο μέγεθος τσιπ να έχει μεγαλύτερη πυκνότητα bit από ό,τι θα μπορούσε διαφορετικά. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το 2D NAND - την παραδοσιακή έκδοση όπου τα κύτταρα μνήμης διαχειρίζονται σε μια δισδιάστατη μήτρα.

Τα πλεονεκτήματα της τρισδιάστατης αποθήκευσης είναι αρκετά απλά – περισσότερος αποθηκευτικός χώρος στην ίδια περιοχή, όπως το πώς ένα πολυώροφο κτίριο μπορεί να περιέχει περισσότερο χώρο γραφείων από ένα μονοώροφο κτίριο σε ένα οικόπεδο ίδιου μεγέθους. Επιπλέον, χάρη στα πολύ λεπτά τσιπ πυριτίου, η στοίβαξη πολλαπλών στρώσεων το ένα πάνω στο άλλο δεν δημιουργεί ιδιαίτερα προβλήματα ύψους.

Τα βασικά του V-NAND

Εκτός από τη δομή και το τρισδιάστατο σχήμα του, το V-NAND δεν διαφέρει πολύ από το κανονικό NAND. Είναι, στον πυρήνα της, μια λογική πύλη που λειτουργεί με δύο ( ή μερικές φορές περισσότερες ) εισόδους και μία έξοδο. Πολλαπλές πύλες NAND είναι διατεταγμένες με συγκεκριμένους τρόπους για να επιτύχουν το σκοπό τους. Το NAND αναπτύχθηκε αρχικά τη δεκαετία του 1980 και εξακολουθεί να είναι ο πιο δημοφιλής τύπος κυψελών μνήμης flash στην αγορά. Ο κύριος ανταγωνιστής της είναι η πύλη NOR. Αν και έχουν παρόμοια δομή, τα κύτταρα NOR και NAND λειτουργούν διαφορετικά. Χρησιμοποιούν διαφορετική λογική για να δημιουργήσουν εξόδους από τις εισόδους που τους δίνονται. Η διάταξη κυκλώματος για το NOR flash προσφέρει ορισμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, οδηγώντας σε άλλες περιπτώσεις χρήσης.

Η είσοδος σε μια πύλη NAND είναι πάντα είτε με τη μορφή 0 είτε με 1, και υπάρχουν πάντα τουλάχιστον 2. Εμπορικά, μπορεί να βρείτε έως και 8 εισόδους σε μία πύλη – αλλά δύο είναι το πρότυπο. Αυτές οι δύο είσοδοι ελέγχονται σε σχέση με τον πίνακα αλήθειας της πύλης και δημιουργείται μια έξοδος με βάση αυτές. Στην περίπτωση των πυλών NAND, το αποτέλεσμα ( και πάλι, είτε 0 είτε 1 ) καθορίζεται από το πόσες εισόδους είναι το 1.

Εάν όλες οι είσοδοι είναι 1, τότε η πύλη NAND επιστρέφει ένα 0 ως έξοδο. Εάν μία ή περισσότερες είσοδοι είναι 0, η έξοδος είναι 1, ανεξάρτητα από το τι. Αυτό είναι το άμεσο αντίθετο της λογικής ΔΕΝ. Εκεί, αν όλες οι είσοδοι είναι 0, η πύλη επιστρέφει 1. Ό,τι κι αν γίνει, αν κάποια είσοδος είναι 1, η έξοδος είναι 0.

Αιχμής V-NAND

Μέχρι στιγμής, αυτή η τεχνολογία βρίσκεται στην 8η γενιά της. Από τον Νοέμβριο του 2022, η πιο υψηλής απόδοσης έκδοση του Vertical NAND flash είναι το V-NAND κυψέλης τριπλού επιπέδου 1 terabit της Samsung. Διαθέτει την υψηλότερη πυκνότητα bit και την υψηλότερη χωρητικότητα αποθήκευσης από οποιοδήποτε άλλο V-NAND μέχρι σήμερα. Ως άμεσο αποτέλεσμα της εφαρμογής αυτής της νεότερης γενιάς κυψελών μνήμης Flash, η επόμενη γενιά συστημάτων διακομιστή (η κύρια χρήση τους ) θα έχει πρόσβαση σε περισσότερο χώρο αποθήκευσης με μικρότερο αποτύπωμα.

Η αύξηση των πρόσθετων επιπέδων πάνω από το μοναδικό στρώμα που βρίσκεται στο 2D NAND ενισχύει φυσικά τη χωρητικότητα και την απόδοση. Υποθέτοντας ότι μια δεδομένη περιοχή στο 2D NAND έχει εκατό κελιά μνήμης. Το V-NAND θα μπορούσε, για παράδειγμα, να αποθηκεύσει τριακόσια στον ίδιο χώρο στοιβάζοντας τρία στρώματα το ένα πάνω στο άλλο. Το σύγχρονο V-NAND, ωστόσο, χρησιμοποιεί εκατοντάδες επίπεδα, αυξάνοντας σημαντικά τη χωρητικότητα αποθήκευσης. Φυσικά, εξακολουθούν να υπάρχουν περιορισμοί, αλλά το 3D NAND έχει αποδειχθεί μια βιώσιμη εναλλακτική λύση σε σχέση με την παλαιότερη 2D έκδοση. Με εξαίρεση την έκδοση Tb που αναφέρθηκε παραπάνω, τα περισσότερα τσιπ V-NAND σε εμπορική χρήση έχουν αυτήν τη στιγμή είτε 256 Gb είτε 512 Gb. Εξάλλου, η ίδια η τεχνολογία είναι ακόμα σχετικά νέα.

συμπέρασμα

Το V-NAND είναι μια τεχνολογία ειδικής μνήμης flash. Περιλαμβάνει τη στοίβαξη πολλαπλών καλουπιών μνήμης NAND κάθετα το ένα πάνω στο άλλο, με την κατάλληλη συνδεσιμότητα μεταξύ των επιπέδων. Επιτρέπει τον πολλαπλασιασμό της χωρητικότητας της μνήμης flash διατηρώντας το ίδιο αποτύπωμα χωρίς να γίνονται δραματικές βελτιώσεις στον κόμβο. Η στοίβαξη καλουπιών το ένα πάνω στο άλλο αυξάνει το ύψος του τσιπ flash. Κάθε μήτρα, ωστόσο, είναι αρκετά λεπτή ώστε το συνολικό ύψος να είναι ακόμα αμελητέο, ακόμη και με εκατοντάδες στρώματα.

Αυτή η σημαντική αύξηση στην πυκνότητα αποθήκευσης είναι εξαιρετική για την ικανότητα αποθήκευσης. Ειδικά για τα υπερκλιμακωτά, ωστόσο, η αύξηση της πυκνότητας προσφέρει συγκεκριμένα οφέλη. Η μείωση του αριθμού των ραφιών διακομιστή που χρειάζονται, ενώ η αύξηση της χωρητικότητας αποθήκευσης συμβάλλει στη μείωση της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας. Το πλεονέκτημα χωρητικότητας του V-NAND έναντι της κανονικής μνήμης NAND έχει οδηγήσει στην πλήρη αντικατάσταση του NAND.