Hva er V-NAND?

V-NAND står for Vertical NAND og refererer til flash-arkitektur som brukes i flash-minne. Det er et relativt nytt konsept som bare har vært i kommersiell produksjon siden 2013 da Samsung skapte det første produktet med det.

Vertikal NAND kan også kalles 3D NAND og har minnestabler med vertikalt stablede celler. Dette gjør at en spesifikk brikkestørrelse kan ha en høyere bittetthet enn den ellers kunne. Dette er i motsetning til 2D NAND – den tradisjonelle versjonen hvor minneceller administreres i en todimensjonal matrise.

Fordelene med 3D-lagring er ganske enkle – mer lagringsplass i samme område, omtrent som hvordan et høyhus kan inneholde mer kontorareal enn en enetasjes bygning på en tomt av samme størrelse. Takket være de svært tynne silisiumbrikkene skaper det dessuten ingen spesielle høydeproblemer å stable flere lag oppå hverandre.

Grunnleggende om V-NAND

I tillegg til strukturen og 3D-formen, er ikke V-NAND så forskjellig fra vanlig NAND. Det er i sin kjerne en logisk port som opererer med to ( eller noen ganger flere ) innganger og én utgang. Flere NAND-porter er ordnet på spesifikke måter for å oppnå formålet. NAND ble opprinnelig utviklet på 1980-tallet og er fortsatt markedets mest populære type flashminnecelle. Hovedkonkurrenten er NOR-porten. Mens de er strukturert på samme måte, fungerer NOR- og NAND-celler annerledes. De bruker forskjellig logikk for å lage utganger fra inngangene de får. Kretsoppsettet for NOR flash gir noen fordeler og ulemper, noe som fører til andre bruksområder.

Inngang til en NAND-port er alltid enten i form av en 0 eller en 1, og det er alltid minst 2. Kommersielt kan du finne opptil 8 innganger i én port – men to er standarden. Disse to inngangene sjekkes mot portens sannhetstabell, og en utgang genereres basert på dem. Når det gjelder NAND-porter, bestemmes resultatet ( igjen, enten en 0 eller en 1 ) av hvor mange innganger som er en 1.

Hvis alle innganger er 1, returnerer NAND-porten en 0 som sin utgang. Hvis en eller flere innganger er 0s, er utgangen 1, uansett hva. Dette er det stikk motsatte av NOR-logikken. Der, hvis alle innganger er 0, returnerer porten en 1. Uansett hva, hvis noen inngang er en 1, er utgangen 0.

Cutting Edge V-NAND

Nå er denne teknologien inne i sin åttende generasjon. Fra november 2022 er den mest høyytelsesversjonen av Vertical NAND-blits Samsungs 1-terabit trippel-nivå celle V-NAND. Den har den høyeste bittettheten og den høyeste lagringskapasiteten til noen V-NAND til dags dato. Som et direkte resultat av implementeringen av denne nyeste generasjonen av Flash-minneceller, vil neste generasjon serversystemer ( deres primære bruk ) ha tilgang til mer lagring med et mindre fotavtrykk.

Å øke flere lag på toppen av det enkeltstående laget som finnes i 2D NAND øker naturligvis kapasiteten og ytelsen. Forutsatt at et gitt område i 2D NAND har hundre minneceller. V-NAND kan for eksempel lagre tre hundre på samme plass ved å stable tre lag oppå hverandre. Moderne V-NAND bruker imidlertid hundrevis av lag, noe som øker lagringskapasiteten betydelig. Det er selvfølgelig fortsatt begrensninger, men 3D NAND har vist seg å være et levedyktig alternativ til den eldre 2D-versjonen. Med unntak av Tb-versjonen nevnt ovenfor, har de fleste V-NAND-brikker i kommersiell bruk for tiden enten 256Gb eller 512Gb. Selve teknologien er tross alt fortsatt relativt ny.

Konklusjon

V-NAND er en flashminnespesifikk teknologi. Det innebærer å stable flere dies av NAND-minne vertikalt oppå hverandre, med passende tilkobling mellom lagene. Den lar flashminnekapasiteten multipliseres samtidig som den beholder det samme fotavtrykket uten å gjøre dramatiske nodeforbedringer. Å stable dies oppå hverandre øker flash-brikkens høyde. Hver terning er imidlertid tynn nok til at den totale høyden fortsatt er ubetydelig, selv med hundrevis av lag.

Denne betydelige økningen i lagringstetthet er utmerket for lagringskapasitet. Spesielt for hyperskalarer gir imidlertid tetthetsøkningen spesifikke fordeler. Å redusere hvor mange serverrack som trengs, samtidig som lagringskapasiteten økes, bidrar til å redusere det totale strømforbruket. V-NANDs kapasitetsfordel i forhold til vanlig NAND-minne har ført til at NAND er fullstendig erstattet.