Що таке V-NAND?

V-NAND означає Vertical NAND і відноситься до флеш-архітектури, яка використовується у флеш-пам’яті. Це відносно нова концепція, яка була в комерційному виробництві лише з 2013 року, коли Samsung створила перший продукт із нею.

Вертикальний NAND також можна назвати 3D NAND і містить стеки пам’яті з вертикально розташованими комірками. Це дозволяє певному розміру мікросхеми мати вищу щільність бітів, ніж це було б інакше. Це на відміну від 2D NAND – традиційної версії, де осередками пам’яті керують у двовимірній матриці.

Переваги 3D-сховища досить прості: більше місця для зберігання в тій самій зоні, подібно до того, як висотна будівля може вмістити більше офісного простору, ніж одноповерхова будівля на ділянці однакового розміру. Крім того, завдяки дуже тонким кремнієвим чіпам накладання кількох шарів один на одного не створює проблем з висотою.

Основи V-NAND

Окрім структури та тривимірної форми, V-NAND не надто відрізняється від звичайного NAND. За своєю суттю це логічний вентиль, який працює з двома ( або іноді більше ) входами та одним виходом. Кілька воріт NAND розташовуються певним чином для досягнення своєї мети. NAND був спочатку розроблений у 1980-х роках і досі є найпопулярнішим типом флеш-пам’яті на ринку. Його основним конкурентом є ворота NOR. Незважаючи на однакову структуру, комірки NOR і NAND працюють по-різному. Вони використовують різну логіку для створення виходів із наданих їм вхідних даних. Схема схеми для флеш-пам’яті NOR має деякі переваги та недоліки, що призводить до інших випадків використання.

Вхід у вентиль NAND завжди має форму 0 або 1, і їх завжди принаймні 2. На ринку ви можете знайти до 8 входів в один вентиль, але стандартом є два. Ці два входи перевіряються за таблицею істинності воріт, і на їх основі генерується вихід. У випадку вентилів NAND результат ( знову ж таки, або 0, або 1 ) визначається кількістю входів, які мають 1.

Якщо всі входи дорівнюють 1, тоді вентиль NAND повертає 0 як вихід. Якщо один або кілька входів дорівнюють 0, вихід дорівнює 1, незважаючи ні на що. Це пряма протилежність логіці NOR. Там, якщо всі входи дорівнюють 0, вентиль повертає 1. Незважаючи ні на що, якщо будь-який вхід дорівнює 1, вихід дорівнює 0.

Передовий V-NAND

Наразі ця технологія вже у 8-му поколінні. Станом на листопад 2022 року найбільш високопродуктивною версією флеш-пам’яті Vertical NAND є 1-терабітна трирівнева комірка V-NAND від Samsung. Він має найвищу щільність бітів і найвищу ємність пам’яті з усіх V-NAND на сьогоднішній день. Як прямий результат впровадження цього останнього покоління осередків флеш-пам’яті наступне покоління серверних систем ( їхнє основне використання ) матиме доступ до більшої кількості пам’яті з меншим розміром.

Збільшення додаткових шарів поверх єдиного шару 2D NAND природним чином підвищує ємність і продуктивність. Припустимо, що задана область у 2D NAND має сотню комірок пам’яті. V-NAND може, наприклад, зберігати триста в одному просторі, наклавши три шари один на одного. Однак сучасна V-NAND використовує сотні шарів, що значно збільшує ємність пам’яті. Звичайно, обмеження все ще є, але 3D NAND виявився життєздатною альтернативою старішій версії 2D. За винятком версії Tb, згаданої вище, більшість мікросхем V-NAND, що використовуються в комерційних цілях, наразі мають 256 або 512 Гбіт. Зрештою, сама технологія ще відносно нова.

Висновок

V-NAND — це спеціальна технологія флеш-пам'яті. Він включає вертикальне розміщення кількох матриць пам’яті NAND одна на одну з відповідним з’єднанням між шарами. Це дозволяє збільшити ємність флеш-пам’яті, зберігаючи ту саму площу, не вносячи значних покращень у вузли. Накладання матриць одна на одну збільшує висоту флеш-чіпа. Однак кожна матриця досить тонка, тому загальна висота залишається незначною навіть із сотнями шарів.

Це значне збільшення щільності зберігання чудово підходить для ємності зберігання. Однак, зокрема, для гіперскалярів збільшення щільності дає певні переваги. Зменшення необхідної кількості серверних стійок при одночасному збільшенні ємності пам’яті допомагає зменшити загальне енергоспоживання. Перевага ємності V-NAND над звичайною пам’яттю NAND призвела до повної заміни NAND.