Vad är V-NAND?

V-NAND står för Vertical NAND och hänvisar till flasharkitektur som används i flashminne. Det är ett relativt nytt koncept som bara har funnits i kommersiell tillverkning sedan 2013 när Samsung skapade den första produkten med den.

Vertikal NAND kan också kallas 3D NAND och har minnesstackar med vertikalt staplade celler. Detta tillåter en specifik chipstorlek att ha en högre bitdensitet än den annars skulle kunna. Detta till skillnad från 2D NAND – den traditionella versionen där minnesceller hanteras i en tvådimensionell matris.

Fördelarna med 3D-lagring är ganska enkla – mer lagringsutrymme i samma område, ungefär som hur ett höghus kan innehålla mer kontorsyta än en envåningsbyggnad på en tomt av samma storlek. Dessutom, tack vare de mycket tunna kiselchipsen, skapar det inte några speciella höjdproblem att stapla flera lager ovanpå varandra.

Grunderna i V-NAND

Förutom sin struktur och 3D-form skiljer sig V-NAND inte så mycket från vanliga NAND. Det är i sin kärna en logisk grind som fungerar med två ( eller ibland fler ) ingångar och en utgång. Flera NAND-grindar är arrangerade på specifika sätt för att uppnå sitt syfte. NAND utvecklades ursprungligen på 1980-talet och är fortfarande marknadens mest populära typ av flashminnescell. Dess främsta konkurrent är NOR-porten. Även om de är lika strukturerade fungerar NOR- och NAND-celler på olika sätt. De använder olika logik för att skapa utdata från de ingångar de ges. Kretslayouten för NOR-blixt erbjuder vissa fördelar och nackdelar, vilket leder till andra användningsfall.

Ingången till en NAND-grind är alltid antingen i form av 0 eller 1, och det finns alltid minst 2. Kommersiellt kan du hitta upp till 8 ingångar i en gate – men två är standarden. Dessa två ingångar kontrolleras mot grindens sanningstabell och en utgång genereras utifrån dem. I fallet med NAND-grindar bestäms resultatet ( återigen, antingen en 0 eller en 1 ) av hur många ingångar som är en 1.

Om alla ingångar är 1, returnerar NAND-grinden en 0 som sin utgång. Om en eller flera ingångar är 0:or är utgången 1, oavsett vad. Detta är raka motsatsen till NOR-logik. Där, om alla ingångar är 0, returnerar grinden en 1. Oavsett vad, om någon ingång är en 1, är utgången 0.

Cutting Edge V-NAND

Vid det här laget är den här tekniken i sin 8:e generation. Från och med november 2022 är den mest högpresterande versionen av Vertical NAND-blixt Samsungs 1-terabit triple-level cell V-NAND. Den har den högsta bitdensiteten och den högsta lagringskapaciteten av alla V-NAND hittills. Som ett direkt resultat av implementeringen av denna senaste generation av Flash-minnesceller kommer nästa generations serversystem ( deras primära användning ) att ha tillgång till mer lagringsutrymme med ett mindre fotavtryck.

Att öka ytterligare lager ovanpå det singulära lagret som finns i 2D NAND ökar naturligtvis kapacitet och prestanda. Om man antar att ett givet område i 2D NAND har hundra minnesceller. V-NAND skulle till exempel kunna lagra trehundra i samma utrymme genom att stapla tre lager ovanpå varandra. Modern V-NAND använder dock hundratals lager, vilket avsevärt ökar lagringskapaciteten. Det finns naturligtvis fortfarande begränsningar, men 3D NAND har visat sig vara ett gångbart alternativ till den äldre 2D-versionen. Med undantag för Tb-versionen som nämns ovan har de flesta V-NAND-chips i kommersiell användning för närvarande antingen 256Gb eller 512Gb. Tekniken i sig är trots allt fortfarande relativt ny.

Slutsats

V-NAND är en flashminnesspecifik teknik. Det innebär att stapla flera stansar av NAND-minne vertikalt ovanpå varandra, med lämplig anslutning mellan lagren. Det gör att flashminneskapaciteten kan multipliceras samtidigt som den behåller samma fotavtryck utan att göra dramatiska nodförbättringar. Att stapla matriser ovanpå varandra ökar flash-chippens höjd. Varje tärning är dock tillräckligt tunn för att den totala höjden fortfarande är försumbar, även med hundratals lager.

Denna betydande ökning av lagringstätheten är utmärkt för lagringskapacitet. Speciellt för hyperskalärer erbjuder dock densitetsökningen specifika fördelar. Att minska hur många serverrack som behövs samtidigt som lagringskapaciteten ökar bidrar till att minska den totala strömförbrukningen. V-NAND:s kapacitetsfördel jämfört med vanligt NAND-minne har lett till att NAND har ersatts helt.