Mi az a V-NAND?

A V-NAND a Vertical NAND rövidítése, és a flash memóriában használt flash architektúrára utal. Ez egy viszonylag új koncepció, amely csak 2013 óta létezik a kereskedelmi gyártásban, amikor a Samsung megalkotta az első terméket, amely ezt tartalmazza.

A függőleges NAND 3D NAND-nak is nevezhető, és függőlegesen egymásra helyezett cellákkal rendelkező memóriaveremeket tartalmaz. Ez lehetővé teszi, hogy egy adott chipméret nagyobb bitsűrűséggel rendelkezzen, mint egyébként. Ez ellentétben áll a 2D NAND-dal – a hagyományos változattal, ahol a memóriacellákat kétdimenziós mátrixban kezelik.

A 3D-s tárolás előnyei meglehetősen egyértelműek – több tárhely ugyanazon a területen, hasonlóan ahhoz, hogy egy sokemeletes épület több irodaterületet tartalmazzon, mint egy egyszintes épület egy azonos méretű telken. Ezenkívül a nagyon vékony szilícium chipeknek köszönhetően több réteg egymásra rakása nem okoz különösebb magassági problémákat.

A V-NAND alapjai

Felépítése és 3D alakja mellett a V-NAND nem különbözik túlságosan a normál NAND-tól. Lényegében egy logikai kapu, amely két ( vagy néha több ) bemenettel és egy kimenettel működik. Több NAND kapu meghatározott módon van elrendezve, hogy elérje célját. A NAND-ot eredetileg az 1980-as években fejlesztették ki, és még mindig a piac legnépszerűbb flash memória cellája. Fő versenytársa a NOR kapu. Míg hasonló szerkezetű, a NOR és a NAND cellák eltérően működnek. Különböző logikát használnak, hogy kimeneteket hozzanak létre a kapott bemenetekből. A NOR vaku áramköri elrendezése bizonyos előnyöket és hátrányokat kínál, ami más felhasználási esetekhez vezet.

A NAND-kapu bemenete mindig 0 vagy 1 formájában történik, és mindig van legalább 2. Kereskedelmi szempontból akár 8 bemenetet is találhat egy kapuban – de kettő a szabvány. Ezt a két bemenetet a rendszer a kapu igazságtáblázatához hasonlítja, és ezek alapján generál egy kimenetet. NAND kapuk esetén az eredményt ( ismét 0 vagy 1 ) az határozza meg, hogy hány bemenet 1.

Ha minden bemenet 1, akkor a NAND-kapu 0-t ad vissza kimenetként. Ha egy vagy több bemenet 0, a kimenet 1, függetlenül attól, hogy mi. Ez a NOR logikájának egyenes ellentéte. Ott, ha minden bemenet 0, a kapu 1-et ad vissza. Nem számít, ha bármelyik bemenet 1, a kimenet 0.

Élvonalbeli V-NAND

Ez a technológia mára a 8. generációnál tart. 2022 novemberétől a Vertical NAND vaku legnagyobb teljesítményű változata a Samsung 1 terabites, háromszintű cellás V-NAND-ja. A V-NAND eddigi legnagyobb bitsűrűségét és legnagyobb tárolókapacitását jellemzi. A Flash memóriacellák legújabb generációjának megvalósításának közvetlen eredményeként a szerverrendszerek következő generációja ( elsődleges felhasználásuk ) kisebb helyigénnyel több tárhelyhez fog hozzáférni.

A 2D NAND-ban található egyedi réteg tetején további rétegek növelése természetesen növeli a kapacitást és a teljesítményt. Feltételezve, hogy egy adott terület a 2D NAND-ban száz memóriacellát tartalmaz. A V-NAND például háromszázat tárolhat ugyanabban a helyen, ha három réteget egymásra rak. A modern V-NAND azonban több száz réteget használ, ami jelentősen növeli a tárolási kapacitást. Természetesen még mindig vannak korlátok, de a 3D NAND életképes alternatívának bizonyult a régebbi 2D verzióval szemben. A fent említett Tb verzió kivételével a legtöbb kereskedelmi forgalomban lévő V-NAND chip jelenleg 256 Gb vagy 512 Gb kapacitással rendelkezik. Hiszen maga a technológia még viszonylag új.

Következtetés

A V-NAND egy flash memória-specifikus technológia. Ez magában foglalja a NAND memória több lemezét függőlegesen egymásra helyezve, a rétegek közötti megfelelő kapcsolattal. Lehetővé teszi a flash memória kapacitásának megsokszorozását, miközben megőrzi ugyanazt a területet anélkül, hogy drámai csomópontjavításokat végezne. A matricák egymásra rakása növeli a flash chip magasságát. Minden matrica azonban elég vékony ahhoz, hogy a teljes magasság még több száz réteg esetén is elhanyagolható legyen.

A tárolási sűrűség jelentős növekedése kiválóan alkalmas a tárolási kapacitásra. A sűrűségnövekedés azonban különösen a hiperskalárok esetében kínál különleges előnyöket. A szükséges szerverállványok számának csökkentése és a tárolókapacitás növelése csökkenti a teljes energiafogyasztást. A V-NAND kapacitáselőnye a normál NAND memóriával szemben a NAND teljes felváltásához vezetett.