Los fabricantes impulsan nuevos avances en flash NAND 3D

El mercado mundial de almacenamiento está experimentando una creciente demanda de flash NAND. Esta tecnología se ha logrado a través de muchos desarrollos, no solo en las capacidades de los controladores flash actuales, sino especialmente a través de la arquitectura 3D NAND. A medida que la Internet industrial de las cosas (IIoT), las fábricas inteligentes, los vehículos autónomos y otras aplicaciones de uso intensivo de datos continúan ganando terreno, los requisitos de almacenamiento de datos para estas aplicaciones exigentes se han vuelto más desafiantes.

En una entrevista, Lena Harman, gerente de comunicaciones de marketing de Hyperstone, reconoció que el flash 3D NAND está dando un gran paso adelante. La nueva tecnología de memoria ha progresado enormemente en los últimos años y ofrece una alternativa interesante a las tecnologías de memoria NAND 2D establecidas que se utilizan en los SSD.

“El almacenamiento flash NAND se está apoderando del almacenamiento de datos a nivel mundial”, dijo Harman. “Está dominando nuestro futuro, impulsando nuevos desarrollos y ha tenido un fuerte crecimiento durante las últimas dos décadas. La demanda constante de capacidades más altas ha influido en los fabricantes de flash NAND para optimizar sus procesos para permitir que se almacenen más bits por celda y reducir el tamaño de las funciones. Si bien ahora tenemos una arquitectura 3D que alivia algunos de los desafíos. La memoria flash NAND "no tiene cerebro" y tiene imperfecciones inherentes, por lo que necesita un controlador de memoria flash para gestionar todas las complejidades que conllevan las transferencias de datos ".

El controlador de memoria flash actúa como intermediario / sistema de gestión de datos cuando se trata de comunicar datos desde una interfaz de host (conectada a un sistema) a la memoria flash NAND. Dependiendo de la interfaz / factor de forma, existen diferentes protocolos que el controlador flash debe considerar en su diseño para poder funcionar correctamente, por lo que desarrollamos muchos controladores diferentes para diferentes interfaces (por ejemplo, USB, SATA, CF PATA, SD).

Tecnología 3D:puerta flotante frente a tecnología de trampa de carga

La tecnología flash 2D NAND tiene tiempos de acceso rápidos, bajas latencias, bajo consumo de energía, robustez y factores de forma pequeños. Estos importantes avances tecnológicos están destinados a reducir costes mediante la miniaturización estructural. Sin embargo, el límite alcanzado a 15 nm ha impuesto nuevos desafíos en términos de errores durante la lectura de datos y menor robustez e integridad de los datos. Por lo tanto, las innovaciones se mueven en la dirección del flash NAND tridimensional (3D NAND) y aumentan la cantidad de bits por celda. En una memoria flash 3D NAND, se apilan varias capas de celdas flash.

Flash NAND 3D

La tecnología de memoria 3D NAND ofrece numerosas ventajas tanto para proveedores como para clientes. Una mayor densidad de memoria asegura que los proveedores de memoria flash puedan producir dispositivos con mayores capacidades y más gigabytes en una oblea de silicio para el mismo rendimiento. 3D NAND es una tecnología de almacenamiento de datos flash que implica el corte de silicio multicapa, apilar celdas de memoria para aumentar la densidad y permitir que las celdas se extiendan en cada capa al reducir la interferencia de las celdas adyacentes. El proceso de producción de 3D NAND también es menos complicado que otras tecnologías alternativas, ya que utiliza el mismo material pero con pequeñas modificaciones para producir NAND simples. Hasta la fecha, dos enfoques se han convertido en estándar:puerta flotante y captura de carga.

Con el método de puerta flotante, las cargas se almacenan a través de una puerta flotante aislada eléctricamente ubicada entre el canal y la puerta de control. En las arquitecturas de captura de cargas, las cargas se mantienen dentro de los centros de captura, que consisten en una capa de nitruro de silicio.

Independientemente de si la tecnología utilizada es trampa de carga o puerta flotante, los datos que se envían desde cualquier sistema host dado a la memoria flash NAND deben ser administrados por un controlador de memoria flash. Esta es la razón por la que un controlador altamente confiable es una parte integral de un sistema eficaz. La arquitectura 3D abrió el camino para los flashes de alta densidad, pero las aplicaciones de almacenamiento basadas en esta tecnología ahora tienen una demanda creciente de niveles más altos de confiabilidad y retención de datos que solo se pueden lograr a través de un controlador de gama alta. En última instancia, la elección del controlador de memoria flash es clave para lograr una mayor resistencia y longevidad.

La arquitectura 3D actual utiliza hasta 176 capas. Aunque no parece haber ningún límite físico estricto en el número de capas en la actualidad, ir mucho más allá puede requerir la combinación de diferentes métodos de desarrollo para apilar moldes 3D uno encima del otro. Los desarrollos en la arquitectura 3D durante la última década han hecho que las unidades flash de alta capacidad sean más asequibles a escala global. Si bien esta tecnología ha aportado muchas ventajas en cuanto al rendimiento, la longevidad y su capacidad para hacer que las celdas de mayor densidad (TLC, QLC) sean más confiables, también se ha combinado con procesos de fabricación complejos e increíblemente costosos.

Controladores de flash

El controlador proporciona la interfaz entre el host y la memoria flash NAND mediante interfaces estándar, pero sin el costo ni el espacio necesarios para los conectores físicos. La familia de controladores de memoria flash Hyperstone U9, junto con el firmware proporcionado, ofrece una solución llave en mano fácil de usar para unidades de memoria flash industriales, de alta resistencia y robustas o módulos compatibles con sistemas host con interfaz USB 3.1 SuperSpeed ​​de 5 Gbps. La funcionalidad de corrección de errores en los controladores de memoria Hyperstone presenta una tecnología patentada llamada FlashXE (eXtended Endurance).

FlashXE implementa la corrección de errores basada en códigos Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH), y los controladores también tienen un módulo auxiliar de corrección de errores que usa códigos concatenados generalizados (GCC) que brindan una corrección de errores de vanguardia comparable con LDPC (baja densidad Código de paridad). Cuando la unidad de estado sólido se implementa con componentes discretos directamente en un PCB host, este enfoque se conoce como disco en placa (DoB). Un enfoque de DoB es ideal para un almacenamiento profundamente integrado. También tiene muchas ventajas que lo hacen atractivo en otros escenarios de uso. El uso de componentes discretos en lugar de un producto terminado reduce el costo total y le da al fabricante un control total sobre la Lista de materiales (BoM).

>> Este artículo se publicó originalmente el nuestro sitio hermano, EE Times Europe.