Mi az a 3D NAND Flash?

A NAND flash memória az a technológia, amelyet minden flash memória termékben, például SSD-n tárolnak. Sok modern NAND flash terméket 3D NAND vakuként vagy V-NAND néven hirdetnek. Az ilyen típusú memória a memóriacellákat függőlegesen rakja össze a flash chipben, de mit jelent ez, és miért jobb?

Tipp: A 3D NAND vaku eltér az MLC, a TLC és a QLC fogalmától. A 3D NAND a memóriacellák függőleges és vízszintes fizikai egymásra helyezésének szerkezetére utal. Az MLC vagy többszintű cella, valamint a három- és négyszintű cellák az adatbitek számát jelentik, amelyeket egyetlen cella tárolhat, ami növeli a különböző energiaszintek számát.

Mi az a NAND flash?

A NAND flash egyfajta flash memória, amely a logikai NAND kapun alapul. A NAND kapu csak akkor hamis, ha minden bemenete igaz, a NAND pedig a „Not AND” rövidítése.

A flash memória viszonylag egyszerű elven épül fel. Két tápkábel van, egy forrás és egy lefolyó. Közöttük van egy úszókapu és egy vezérlőkapu, amelyek mindegyike szilícium hordozóra van elhelyezve. A NAND flash számos cellát köt egymás után sorba, de ugyanazt az elvet követi. A NAND cella bináris 1-es beállításához elektromos áramot vezetnek az úszókapuhoz, ahol a szilícium-oxid szigetelés bezárja. A cella kisütéséhez több változtatást alkalmaznak, amíg el nem éri azt a küszöböt, ahol a lefolyóba tud ugrani.

Egy NAND cellát úgy olvasunk, hogy elektromos töltést adunk a vezérlőkapuhoz. Az elektromos töltés jelenléte az úszókapuban megnöveli a feszültség mértékét, amelyet a vezérlőkapura kell kapcsolni, hogy az vezető legyen. Ha csak kis mennyiségű feszültség szükséges ahhoz, hogy áramot vezessenek át a vezérlőkapun, akkor a memória értéke 0, ha nagyobb feszültség szükséges, a memória értéke 1.

A memória kapacitásának növelése

Történelmileg a flash memória kapacitása megnövekedett azáltal, hogy új módszereket fejlesztettek ki az alkatrészek méretének csökkentésére és egymáshoz való közelebb helyezésére. Ez lényegében lehetővé teszi, hogy a flash cellákat közelebb helyezze egymáshoz. Sajnos van határa annak, hogy ezek a memóriacellák milyen kicsinyre tehetők, mielőtt a működésükhöz használt elektromos töltés képes egyik celláról a másikra ugrani, és az egészet használhatatlanná teszi.

Ennek elkerülése érdekében megváltoztatták annak a szilícium hordozónak az alakját, amelyre a memóriacellákat helyezik. Ha a hordozót hengeres formákká alakítjuk, amelyek mindegyikében több memóriacella is lehet, majd ezeket a hengereket függőlegesen egymás mellé helyezzük, a memóriacellák felülete jelentősen megnövelhető. Megnövelt felülettel több memóriacella helyezhető el ugyanabban a kötetben, ami jelentősen megnöveli a memóriakapacitást az azonos méretű NAND flash chip számára.

Miért jobb a 3D NAND?

A 3D NAND nem csak nagyobb memóriasűrűséggel rendelkezik, de a szerkezet létrehozásához szükséges gyártási módszert is könnyebben létrehozhatjuk, mint a hagyományos NAND elrendezéssel. Ez azt jelenti, hogy a 3D NAND nagyobb kapacitással és alacsonyabb költséggel rendelkezik.

Ezen felül a 3D NAND memória kétszer gyorsabb írási és olvasási sebesség mellett is, mint a hagyományos NAND flash. Akár tízszer hosszabb élettartammal rendelkezik, és nagyjából feleannyi energiát fogyaszt.