Bộ nhớ flash ở ngã tư đường

Đối với các nhà sản xuất bộ nhớ flash, bây giờ có thể là thời gian tốt nhất và thời gian tồi tệ nhất. Một mặt, không chỉ chúng ta sử dụng ngày càng nhiều bộ nhớ flash trong điện thoại, máy tính bảng và ngày càng nhiều hơn trong máy tính xách tay, mà flash còn trở thành một phần không thể thiếu trong hầu hết các hệ thống trung tâm dữ liệu lớn, từ lưu trữ đến máy chủ doanh nghiệp. Đồng thời, công nghệ cho phép bộ nhớ flash trở nên phổ biến và giảm giá nhanh chóng trong vài năm qua dường như sắp kết thúc.

Cả hai xu hướng đều được trưng bày tại Hội nghị thượng đỉnh bộ nhớ Flash hàng năm vào tuần trước.

Có lẽ tin tức lớn là làm thế nào flash tích hợp được nhận trong các hệ thống doanh nghiệp. Trong một thời gian dài, chúng ta đã thấy SSD, flash có cùng dạng với ổ cứng, trộn lẫn với số lượng ổ cứng truyền thống lớn hơn nhiều, với phần mềm cung cấp "phân tầng" để đưa dữ liệu được sử dụng thường xuyên nhất vào SSD nhanh hơn và dữ liệu ít được sử dụng trên các ổ đĩa chậm. Bây giờ, chúng ta đang thấy một số cách tiếp cận khác nhau cho các thiết bị chỉ có flash.

Chẳng hạn, Jason Taylor của Facebook đã giải thích trong một bài phát biểu về cách công ty sử dụng flash làm bộ đệm trong một số hệ thống, flash làm bộ lưu trữ chính trong cơ sở dữ liệu và như một giải pháp thay thế RAM trong một số máy chủ chỉ mục. Ông giải thích rằng nếu bạn cần tin tức có giá trị trong hai ngày, thì nó đến từ các máy chủ RAM; nếu bạn cần tin tức có giá trị trong hai tuần, nó đến từ flash.

Rất nhiều công ty có các lựa chọn thay thế cho SSD truyền thống, bao gồm một số người chơi nổi tiếng như Fusion-io và XtremIO, được EMC mua lại. IBM gần đây đã công bố một máy chủ flash hoàn toàn được gọi là FlashAhead, dựa trên công nghệ từ Texas Memory Systems.

Tại chương trình, có một số cách tiếp cận thú vị. Chẳng hạn, Skyera đang tạo ra một mảng toàn flash dựa trên flash MLC, thường chứa hai bit dữ liệu trong mỗi ô, do đó ít tốn kém hơn nhưng không mạnh bằng flash flash đơn cấp hoặc SLC được sử dụng trong nhiều ổ SSD doanh nghiệp. Sử dụng bộ điều khiển riêng của mình, công ty đã giới thiệu một bao vây 1U được gọi là skyEagle, có dung lượng lên tới 500TB và có thể tạo ra 5 triệu IOps (hoạt động đầu ra mỗi giây) với giá 1, 99 đô la mỗi GB được định dạng, một mức giá hợp lý cho mảng lưu trữ doanh nghiệp.

Mọi người đều cho thấy SSD ở mức giá mới và tốt hơn. Samsung, người tự nhận là nhà bán SSD lớn nhất, đã giới thiệu một dòng tiêu dùng mới có tên là EV EV8, chuyển sang bộ nhớ 19nm TLC (ba cấp độ) và hiện có bộ nhớ cache DRAM 1GB. Điều này có sẵn trong nhiều kích cỡ, bao gồm phiên bản 250 GB với giá niêm yết $ 189, 99 và phiên bản 1TB với giá niêm yết là $ 649, 99. Đó là rất nhiều tiền cho việc lưu trữ của người tiêu dùng, nhưng nó chỉ dưới $ 1 / GB, một động thái khá ấn tượng.

Một số công ty đã có một số xoắn sáng tạo về vấn đề này. Micron đã chỉ ra cách bộ điều khiển trong SSD có thể được tận dụng để tăng tốc độ tìm kiếm trong MySQL, khẳng định hiệu năng gấp đôi so với SSD tiêu chuẩn.

Nói về SSD, tốc độ của SSD doanh nghiệp đang được cải thiện, với giao diện chuyển từ 6Gbps sang 12Gbps. Và trong khi các hệ thống doanh nghiệp ngày càng xem xét các giải pháp như thẻ PCIe chứa đầy bộ lưu trữ flash, SSD tiêu dùng ngày càng nhỏ hơn, với nhiều công ty bao gồm Intel nói về yếu tố hình thức m.2 mới, nhỏ hơn nhiều so với loại cứng 2, 5 inch truyền thống ổ đĩa hoặc thậm chí mSATA.

Các nhà cung cấp ổ cứng đều là những công ty có được chuyên môn về flash và sử dụng điều đó để tạo ra cả ổ SSD và ổ đĩa lai, những loại bao gồm cả flash và quay từ phương tiện truyền thông. Western Digital đã mua lại nhà sản xuất phần mềm SSD VeloBit và đang trong quá trình mua lại STEC, trong khi Seagate có cổ phần trong DensBits, công ty sản xuất bộ điều khiển và Virident, sản xuất bộ lưu trữ PCIe dựa trên Flash. Nhà sản xuất ổ đĩa cứng thứ ba còn lại, Toshiba, là một trong những nhà sản xuất lưu trữ flash lớn nhất.

Trên mặt trận công nghệ, tất cả không phải là màu hồng. Rõ ràng là công nghệ cơ bản mà ngành công nghiệp đã sử dụng để tạo bộ nhớ flash, cái được gọi là "cổng nổi NAND" dường như đang đạt đến giới hạn của nó, với hầu hết các nhà sản xuất gặp khó khăn khi tạo các phiên bản làm việc dưới 16nm đến 19nm. Chúng tôi đã nghe nói rằng cổng nổi NAND đã đạt đến giới hạn của nó trước đây, nhưng bây giờ việc sản xuất tại các hình học nhỏ hơn dường như đang rất khó khăn, đặc biệt là do sự chậm trễ trong thiết bị in khắc cực tím (EUV).

Giải pháp thay thế phổ biến nhất ở đây là "NAND dọc", nơi Samsung đã thu hút được nhiều sự chú ý với việc phát hành sản phẩm thương mại đầu tiên, đèn flash "V-NAND" 3D. Thay vì NAND phẳng thông thường có cổng nổi để bẫy các electron trong ô nhớ, cái này sử dụng nhiều lớp tế bào bộ nhớ, mỗi lớp sử dụng một màng mỏng gọi là bẫy điện tích để lưu trữ các electron. Thiết kế, vật liệu và cấu trúc đều rất khác nhau.

Sản phẩm V-NAND ban đầu của Samsung, đã được sản xuất, sẽ là chip 24 lớp lưu trữ 128Gbits, với công ty đặt mục tiêu tăng số chip này lên 1Tb vào năm 2017. Một trong những lợi thế lớn ở đây là sử dụng kỹ thuật in khắc tiêu chuẩn ( lớn hơn 30nm, mặc dù Samsung không chỉ định kích thước cụ thể) nên không yêu cầu công cụ EUV. Theo thời gian, điều này sẽ tăng mật độ bằng cách tăng số lượng lớp, thay vì chỉ thu nhỏ kích thước tế bào thông qua in thạch bản.

Samsung đã trình diễn ổ SSD V-NAND đầu tiên, ổ đĩa SATA 6Gbps 2, 5 inch có dung lượng 480 GB và 960 GB, công ty cho biết sẽ nhanh hơn 20% và sử dụng ít năng lượng hơn 50% so với SSD hiện tại.

Các nhà sản xuất đèn flash khác dường như không bị bỏ lại phía sau. Toshiba và SanDisk, hợp tác sản xuất flash, tuyên bố rằng Toshiba thực sự đã phát minh ra NAND dọc, nhưng tin chắc rằng bây giờ các giải pháp hai và ba bit "1Y" thế hệ tiếp theo của họ sẽ có ý nghĩa hơn đối với thị trường. Micron và Intel, những người cũng hợp tác trong bộ nhớ flash, cả hai đều nói rằng họ có chuyên môn để tạo 3D NAND, nhưng hiện tại họ đang tập trung vào đèn flash phẳng 16nm truyền thống hơn, vì họ nói rằng nó hiệu quả hơn về mặt chi phí. Nhưng Micron cho biết họ đang làm việc trên chip 256Gb dựa trên 3D NAND. SK Hynix đã nói về đèn flash MLC NAND 16nm của mình nhưng cũng cho thấy một wafer 3D NAND trong gian hàng của mình và công ty cho biết một con chip 128Gb sẽ được sản xuất vào cuối năm nay và sẽ tăng số lượng vào năm tới.

Hầu hết các nhà quan sát cho rằng lượng NAND dọc sẽ tương đối nhỏ trong vài năm tới, với đèn flash phẳng truyền thống tiếp tục chiếm lĩnh thị trường, nhưng NAND dọc sẽ trở thành một phần lớn hơn nhiều của thị trường bộ nhớ không biến động giữa năm 2016 và 2018 Nhưng vào thời điểm đó, các lựa chọn thay thế khác cho bộ nhớ sẽ được tung ra thị trường.