Čo je 3D NAND Flash?

NAND flash pamäť je technológia používaná na ukladanie dát vo všetkých flash pamäťových produktoch, ako sú SSD. Mnohé moderné produkty NAND flash sú propagované ako 3D NAND flash alebo V-NAND. Tento typ pamäte ukladá pamäťové bunky vertikálne do flash čipu, ale čo to znamená a prečo je to lepšie?

Tip: 3D NAND flash je koncept odlišný od MLC, TLC a QLC. 3D NAND označuje štruktúru fyzického ukladania pamäťových buniek vertikálne a horizontálne. Bunka MLC alebo Multi-Level cell spolu s bunkami Triple- a Quad-Level označuje počet bitov dát, ktoré môže jedna bunka uložiť, čo zvyšuje počet rôznych energetických úrovní.

Čo je NAND flash?

NAND flash je typ pamäte flash založený na logickej bráne NAND. Hradlo NAND je nepravdivé iba vtedy, ak sú všetky jeho vstupy pravdivé, pričom NAND znamená „Nie AND“.

Flash pamäť je postavená na pomerne jednoduchom princípe. Existujú dva napájacie káble, zdroj a odtok. Medzi nimi je plávajúca brána a kontrolná brána, všetko umiestnené na substráte z kremíka. NAND flash spája množstvo buniek jednu po druhej v sérii, ale riadi sa rovnakým princípom. Na nastavenie bunky NAND na binárnu 1 sa elektrický prúd privedie do plávajúcej brány, kde je zachytený izoláciou z oxidu kremičitého. Na vybitie článku sa použije viac zmien, kým nedosiahne prah, kedy môže skočiť do odtoku.

Bunka NAND sa číta privedením elektrického náboja na riadiacu bránu. Prítomnosť elektrického náboja v plávajúcej bráne zvyšuje množstvo napätia, ktoré je potrebné priviesť na riadiacu bránu, aby viedla. Ak je potrebné len malé množstvo napätia na vedenie elektriny cez riadiacu bránu, potom je hodnota pamäte 0, ak je potrebné väčšie napätie, hodnota pamäte je 1.

Zvýšenie kapacity pamäte

Historicky sa kapacita flash pamäte zvyšovala vývojom nových spôsobov, ako zmenšiť veľkosť komponentov a umiestniť ich bližšie k sebe. To vám v podstate umožňuje zbaliť flash bunky bližšie k sebe. Bohužiaľ, existuje limit, ako malé môžu byť tieto pamäťové bunky vyrobené predtým, než elektrický náboj použitý na ich prevádzku dokáže preskočiť z jednej bunky na druhú, čím sa celá vec stane zbytočnou.

Aby sa to obišlo, zmenil sa tvar kremíkového substrátu, na ktorom sú umiestnené pamäťové bunky. Vytvorením substrátu do valcových tvarov, z ktorých každý môže mať viacero pamäťových buniek, a následným umiestnením týchto valcov zvisle vedľa seba, môže byť plocha pre pamäťové bunky výrazne zväčšená. So zväčšeným povrchom je možné umiestniť viac pamäťových buniek do rovnakého objemu, čo umožňuje výrazne zvýšiť kapacitu pamäte pre čip NAND flash rovnakej veľkosti.

Prečo je 3D NAND lepšia?

3D NAND má nielen vyššiu hustotu pamäte, ale aj výrobný spôsob potrebný na vytvorenie štruktúry sa v skutočnosti vytvára jednoduchšie ako pri tradičnom rozložení NAND. To znamená, že 3D NAND má väčšiu kapacitu a nižšie náklady.

Okrem toho je pamäť 3D NAND tiež dvakrát rýchlejšia pri rýchlosti čítania aj zápisu ako tradičná pamäť NAND flash. Má tiež až desaťnásobnú životnosť a spotrebuje zhruba polovičnú energiu.