Mis on 3D NAND Flash?

NAND-välkmälu on tehnoloogia, mida kasutatakse andmete salvestamiseks kõigis välkmälutoodetes, näiteks SSD-des. Paljusid kaasaegseid NAND-välklampe reklaamitakse kui 3D NAND-välklampe või V-NAND-i. Seda tüüpi mälu virnastab mäluelemendid välkkiibil vertikaalselt, kuid mida see tähendab ja miks see parem on?

Näpunäide: 3D NAND-välklamp erineb MLC-st, TLC-st ja QLC-st. 3D NAND viitab mälurakkude vertikaalse ja horisontaalse virnastamise struktuurile. MLC ehk mitmetasandiline rakk koos kolme- ja neljatasandiliste rakkudega viitavad andmebittide arvule, mida üks rakk suudab salvestada, mis suurendab erinevate energiatasemete arvu.

Mis on NAND-välklamp?

NAND-välkmälu on teatud tüüpi välkmälu, mis põhineb loogilisel NAND-väraval. NAND-värav on vale ainult siis, kui kõik selle sisendid on tõesed, kusjuures NAND tähistab "mitte JA".

Välkmälu on üles ehitatud suhteliselt lihtsal põhimõttel. Seal on kaks toitekaablit, allikas ja äravool. Nende vahel on ujuvvärav ja kontrollvärav, mis kõik asetatakse ränisubstraadile. NAND-välklamp seob mitu lahtrit üksteise järel jadamisi, kuid järgib sama põhimõtet. NAND-elemendi seadmiseks binaarsele 1-le suunatakse elektrivool ujuvväravale, kus see jääb ränioksiidi isolatsiooni lõksu. Lahtri tühjendamiseks rakendatakse rohkem muudatusi, kuni see jõuab läveni, kust see võib äravoolu hüpata.

NAND-element loetakse, rakendades juhtväravale elektrilaengut. Elektrilaengu olemasolu ujuvväravas suurendab pinge hulka, mida tuleb juhtväravale rakendada, et see juhtvärav juhiks. Kui elektri juhtimiseks läbi juhtvärava on vaja ainult väikest pinget, on mälu väärtus 0, kui on vaja rohkem pinget, on mälu väärtus 1.

Mälu mahu suurendamine

Ajalooliselt on välkmälu mahtu suurendatud, töötades välja uusi viise komponentide suuruse vähendamiseks ja üksteisele lähemale paigutamiseks. See võimaldab sisuliselt pakkida välklampe üksteisele lähemale. Kahjuks on piir, kui väikeseks saab neid mäluelemente teha enne, kui nende tööks kasutatav elektrilaeng suudab hüpata ühest rakust teise ja muudab kogu asja kasutuks.

Sellest mööda saamiseks muudeti ränisubstraadi kuju, millele mälurakud asetatakse. Tehes substraadi silindrilisteks kujunditeks, millest igaühel võib olla mitu mälurakku, ja asetades need silindrid seejärel vertikaalselt üksteise kõrvale, saab mälurakkude pindala tohutult suurendada. Suurema pindalaga saab samasse mahtu paigutada rohkem mälurakke, mis võimaldab sama suurusega NAND-välkkiibi mälumahtu oluliselt suurendada.

Miks on 3D NAND parem?

3D NAND-il pole mitte ainult suurem mälutihedus, vaid struktuuri loomiseks vajalikku tootmismeetodit on tegelikult lihtsam luua kui traditsioonilise NAND-paigutusega. See tähendab, et 3D NAND-il on nii suurem võimsus kui ka väiksemad kulud.

Lisaks on 3D NAND-mälu nii lugemis- kui ka kirjutamiskiirusel kaks korda kiirem kui traditsiooniline NAND-välk. Samuti on sellel kuni kümme korda pikem kasutusiga ja see tarbib ligikaudu poole võimsusest.