X-NAND Teknolojisi Açıklaması - SLC Hızlarında QLC Kapasitesi

Depolama alanında son on yılda bazı hızlı ilerlemeler görüldü. En uzun süre, sabit diskler tüketici bilgisayarlarında kullanılan birincil ve tek depolama ortamıydı. Önceki on yılın şafağında, Katı Hal Depolama olarak bilinen yeni bir depolama ortamı türünün devrim niteliğinde tanıtımı vardı. Şimdi konsept alışılmadık değildi, ancak başlangıçtaki uygulama en hafif tabirle rafine edilmemişti. Standart bir mekanik sabit sürücüye kıyasla farklı tipte katı hal sürücülerin maliyetlerinin tavan yaptığından bahsetmeye gerek yok ve bu nedenle, sabit sürücüler tüketici bilgisayarlarında depolama için hala varsayılan ortamdı.

On yıl sonra katı sahne depolama alanındaki ilerleme ve ilerleme on kat hızlandı. Pazara daha yeni NAND flash teknolojileri getirildi, daha hızlı ve daha verimli denetleyiciler pişirildi, sürücülerin ham sayıları katlanarak arttı ve sürücüler de daha ucuz ve daha ucuz hale geldi. Bu değişikliklerin çoğu, bir düzeyde NAND flash alanındaki ilerlemelere ve ilerlemelere atfedilmelidir. NAND flash'ın farklı türleri ve yapılandırmaları, üreticilerin büyük kapasiteleri ve yüksek hızları korurken sürücünün kendi maliyetini düşürmesine izin verdi. X-NAND'ın sırlarını çözmeden önce, NAND flash'ın gerçekte ne olduğunu özetlemeliyiz.

NAND

Açıklandığı gibi SSD satın almaya yönelik gelişmiş kılavuzumuzNAND flash, verileri saklamak için herhangi bir güç gerektirmeyen geçici olmayan bir bellek türüdür. NAND Flash, verileri bloklar halinde depolar ve verileri depolamak için elektrik devrelerine güvenir. Flash belleğe güç gelmediğinde, ekstra bir şarj sağlamak için bir metal oksit yarı iletken kullanır, böylece verileri tutar.

Bu katı hal depolama biçimi genellikle DRAM önbelleği adı verilen bir şeyle birleştirilir. Bu, SSD'lerin ünlü olduğu yüksek hızları sunmak için sürücünün NAND flash ile birlikte çalışan daha hızlı ancak daha küçük bir depolama ortamıdır. Sistem SSD'ye bazı verileri getirmesi talimatını verdiğinde, sürücünün verilerin bellek hücrelerinin içinde tam olarak nerede depolandığını bilmesi gerekir. Bu nedenle sürücü, tüm verilerin fiziksel olarak nerede depolandığını aktif olarak izleyen bir tür "harita" tutar. Bu "harita" bir sürücünün DRAM Önbelleğinde saklanır. NAND flash'ın bir DRAM önbelleğiyle eşleştirildiğinde en iyi şekilde çalıştığını anlamak önemlidir.

NAND Türleri

X-NAND aynı zamanda yeni bir NAND flash türü olduğundan, önce bugünün SSD'lerinde zaten var olan NAND Flash türlerini özetlememiz gerekir.

Tek Katmanlı Hücre (SLC):Bu, flash depolama olarak kullanılabilen ilk flash bellek türüdür. Adından da anlaşılacağı gibi, hücre başına tek bir veri biti depolar ve bu nedenle çok hızlı ve uzun ömürlüdür. Bununla birlikte, diğer taraftan, ne kadar veri depolayabileceği açısından çok yoğun değildir ve bu da onu çok pahalı hale getirir. Günümüzde, genel SSD'lerde yaygın olarak kullanılmamaktadır ve çok hızlı kurumsal sürücüler veya küçük miktarlarda önbellek ile sınırlıdır.
Çok Katmanlı Hücre (MLC):Daha yavaş olmasına rağmen, MLC, SLC'den daha düşük bir fiyata daha fazla veri saklama seçeneği sunar. Bu sürücülerin çoğu, önbelleğin bir yazma tamponu görevi gördüğü hızları iyileştirmek için az miktarda SLC önbelleğine (uygun şekilde SLC önbelleğe alma tekniği olarak adlandırılır) sahiptir. Günümüzde çoğu tüketici sürücüsünde MLC'nin yerini TLC almıştır ve MLC standardı kurumsal çözümlerle sınırlandırılmıştır.
Üç Seviyeli Hücre (TLC):TLC, günümüzün genel SSD'lerinde hala çok yaygındır. MLC'den daha yavaş olmakla birlikte, tek bir hücreye daha fazla veri yazabilmesi nedeniyle daha ucuza daha yüksek kapasitelere izin verir. TLC sürücülerinin çoğu, performansı artıran bir tür SLC önbelleği kullanır. Önbelleğin yokluğunda, TLC sürücüsü geleneksel bir sabit diskten çok daha hızlı değildir. Normal tüketiciler için bu sürücüler iyi bir değer ve performans ile fiyat arasında iyi bir denge sunar. Profesyonel ve tüketici kullanıcıları, uygun gördükleri takdirde daha da iyi performans için kurumsal düzeyde MLC diskleri düşünmelidir.
Dört Seviyeli Hücre (QLC):Bu, daha ucuz fiyatlarla daha yüksek kapasiteler vaat eden bir sonraki depolama teknolojisidir. Ayrıca, iyi hızlar sağlamak için bir önbelleğe alma tekniği kullanır. QLC NAND kullanan sürücülerde dayanıklılık biraz daha düşük olabilir ve sürekli yazma performansı önbellek dolduktan sonra daha düşük olabilir. Bununla birlikte, uygun fiyatlarla daha geniş sürücüler sunmalıdır.

Bunlar, şu anda bugünün SSD'lerinde bulunan mevcut NAND Flash biçimleridir. Üreticiler performansı iyileştirmek ve daha da önemlisi maliyetleri düşürmek için bu tasarımları her zaman yenilerken ve geliştirirken, SSD'lerde 3D NAND olarak bilinen bir şeyin de kullanıma sunulduğunu gördük.

Daha önce ele alındığı gibi, 2B veya Düzlemsel NAND yalnızca bir bellek hücresi katmanına sahipken, 3B NAND hücreleri üst üste yığılmış bir şekilde katmanlara ayırır. Sürücü üreticileri artık birbiri üzerine giderek daha fazla yığın yerleştiriyor ve bu da daha yoğun, daha geniş ve daha ucuz sürücülere yol açıyor. Günümüzde, 3D NAND Katmanlama gerçekten yaygın hale geldi ve ana akım SSD'lerin çoğu bu tekniği kullanıyor. Bu diskler, düzlemsel emsallerinden daha ucuzdur çünkü 2D olana kıyasla daha yoğun, yığınlanmış bir flash paketi üretmek daha ucuzdur. Samsung bu uygulamayı "V-NAND" olarak adlandırırken Toshiba bunu "BISC-Flash" olarak adlandırdı.

Bu teknik aynı zamanda sürücü üreticilerinin büyük hacimlerde daha düşük fiyatlarla daha yüksek kapasiteli SSD'ler üretmesine olanak tanır.

X-NAND nedir

X-NAND teorik olarak SLC ve QLC ile ilgili en iyi şeylerin birleşimidir. Özünde, konsept her iki dünyanın da en iyisini tek bir yerde getirmeye çalışıyor ve NAND Flash teknolojisi segmentini ileriye taşımak için gerçekten gerekli olan şey bu.

X-NAND mimarisi, 2021 Flash bellek Zirvesi'nde NEO Semiconductor CEO'su tarafından sunuldu. Bu yeni mimari, SLC Flash'ın hızını QLC Flash'ın yoğunluğu ve düşük fiyatlandırmasıyla birleştirmeyi vaat ediyor. Geleneksel QLC NAND ile karşılaştırıldığında, Okuma Süresi% 30'a kadar, Program Süresi% 37, Okuma Verimi 27 kata kadar ve Yazma Bant Genişliği 14 kata kadar iyileştirilmiştir. Bunlar, günümüzde mevcut olanlarla karşılaştırdığımızda astronomik gelişmelerdir ve X-NAND'ı yakın gelecekte bakılması gereken gerçekten cazip bir mimari haline getirir.

X-NAND'ın Avantajları

NEO Semiconductor'ın CEO'su Andy Hsu, 2020 için üç günlük sanal Flash Bellek Zirvesi'nde X-NAND'ın potansiyel faydalarını açıkladı. Aşağıda, X-NAND’ın mevcut flaş teknolojilerine göre önemli avantajlarından bazıları yer almaktadır.

Hız

X-NAND ile ilgili en iyi şey, bugünlerde SLC ve QLC NAND'de bulduğumuz en iyi iki şeyin potansiyel birleşimidir. Şu anda kullanıcılar, QLC'nin kapasitesi ve uygun fiyatıyla ya da MLC sürücüsü gibi bir şeyin ham hızı arasında bir seçim yapmak zorundadır (çünkü SLC artık tüketici SSD'leri yapmak için yaygın olarak kullanılmamaktadır). X-NAND, SLC'nin hızlarını QLC'nin kapasitesiyle birleştirmeyi vaat ettiğinden, bu yeni teknolojinin bazı saçma hız rakamları sağlayacağından şüphe etmemize gerek yok.

Kapasite

Şu anda QLC, yüksek kapasiteli SSD'lerin makul fiyatlarla üretilmesi söz konusu olduğunda tercih edilen NAND Flash türüdür. Bunun nedeni, QLC flaşın mimarisi ve yoğunluğu nedeniyle, benzer şekilde donatılmış bir MLC veya hatta TLC sürücüsünde depolayabileceğinizden daha fazla veriyi flaşta depolamanın mümkün olmasıdır. Daha yavaş QLC NAND'ın kapasite avantajlarını daha yüksek hızlı SLC hızlarına getirmek, potansiyel olarak her iki dünyanın da en iyisini birleştiren bir SSD üretecektir.

Satın alınabilirlik

Yazma tarihi itibariyle X-NAND'ın fiyatlandırmasına ilişkin kesin bir bilgi yoktur, ancak SLC ve QLC NAND'ın mevcut fiyatlandırma durumu geçilecek bir şeyse, X-NAND, QLC kadar ucuz olma potansiyeline sahiptir. yakın gelecek. QLC, günümüz SSD'lerindeki en yavaş ve en NAND formudur ve bu nedenle aynı zamanda en ucuzudur. X-NAND'ın bugünün QLC sürücüleriyle kesinlikle eşleşeceğini veya altını çizeceğini söylemek biraz zor olsa da, potansiyel kesinlikle mevcut ve inkar edilemez. Bütçe SSD segmenti, 2021'de satın alınacak en iyi 5 SATA SSD'sinin toplanmasında belirttiğimiz gibi zaten çok rekabetçi ve X-NAND ile daha da kalabalık olma potansiyeline sahip.

X-NAND'ın arkasındaki mekanizma

Tüketici QLC sürücüleri, SLC önbelleğe alma işlemine büyük ölçüde güvenirken (süreçleri hızlandırmak için az miktarda SLC NAND bulunur), X-NAND, flaşın SLC performansını uzun bir süre boyunca sürdürmesi için bir yol bulur. Bu, mevcut QLC sürücülerinde uygulanan bir işlem olmayan SLC ve QLC yazma modlarına aynı anda izin verilerek yapılır.

Bu performans çizelgesinde görülebileceği gibi, modern bir QLC sürücüsünün yazma verimi, belirli bir süre geçtikten sonra uçurumdan düşer. Bunun nedeni, SLC önbelleğinin dolu olması ve sürücünün verileri taşımak için çok daha yavaş QLC NAND'ına güvenmek zorunda olmasıdır. Bunu, test boyunca% 100'de kalan X-NAND grafik çizgisiyle karşılaştırın ve fark gece ve gündüzdür. Burada, SLC düzeyindeki hızları daha uygun bir fiyat aralığına ve kapasite düzeyine getiren X-NAND'ın performans avantajlarını gerçekten takdir edebiliriz.

X-NAND, bu kazanımları, düzlem başına 16 KB sayfa arabelleğinden düzlem başına 1 KB sayfa arabelleğine geçerek, ancak bir örnekte belirtildiği gibi düzlemlerin on altı katı ile elde eder. Bu, burada kullanılan bazı terminolojileri inceleyerek daha da anlaşılabilir. Bir düzlem, flaş kalıbı başına bir veya daha fazla düzlemle, flaş için en küçük serpiştirme birimi olma eğilimindedir. Sayfa tamponu veriyolu ve flaş arasında geçiş halindeki verileri tutar. Bir flash kalıp, bit çizgilerini veya hücre dizilerini içeren düzlemlere bölünür, böylece düzlemsel bölme, bit çizgisinin uzunluğunu azaltabilir ve bu da performansı artırmaya yardımcı olur. Bu işlem kullanılarak yazma performansı oldukça önemli ölçüde artırılabilir.

Gelecek Uygulamalar

X-NAND'ın potansiyeline bakarsak, gelecek kesinlikle parlak görünüyor. Yakın bir zamanda X-NAND'ın piyasada gerçekten uygulanabilir bir ürün olup olmayacağını tahmin etmek kesinlikle zor olsa da, önünüzdeki yol bu teknolojinin tanıtımı için oldukça iyi döşenmiş gibi görünüyor. X-NAND, mevcut piyasa durumunda lansmanını yaparsa katı hal depolama pazarını kesinlikle sarsacak biri olacak.

Daha fazla iyileştirme ve iyileştirme potansiyelini göz önünde bulunduran X-NAND, gelecekte veri merkezi ve kurumsal uygulamalar için kesinlikle uygun bir aday olabilir. Bir veri merkezi ortamında en önemli şey kesinlikle verilerin güvenliği ve yedekliliğidir. X-NAND'ın arkasındaki beyinler bu NAND'ın dayanıklılığını ve güvenilirliğini nasıl artıracağını anlayabilirse, o zaman bu kesinlikle X-NAND'ın yakın gelecekte bir etki yaratabileceği bir pazar segmenti olabilir.

Tüketici bilgisayarları ve oyun uygulamaları söz konusu olduğunda, bu alanda da çok fazla potansiyel var. Şu anda, potansiyel SSD alıcıları kesinlikle MLC / TLC hızları ile QLC NAND'ın kapasitesi ve fiyatları arasında bölünmüş durumda. Fiyatlandırma, tüketici masaüstü pazarında X-NAND'ın başarısında kesinlikle büyük bir rol oynayacak, ancak mimari daha olgunlaştığında ve üretim süreci daha akıcı hale geldiğinde daha iyi olmasını bekleyebiliriz.

Sonuç

Gerçek olamayacak kadar iyi görünse de, X-NAND, SLC ve QLC NAND türlerinin en iyi kısımlarını birleştirmeyi amaçlayan devrim niteliğinde yeni bir teknolojidir. Şu anda bu kadar basit olmasa da, bu teknolojinin potansiyeli göz ardı edilemez. Bu sadece veri merkezleri ve uç bilgi işlem alanında değil, aynı zamanda tüketici masaüstü bilgisayarları ve oyun makineleri pazarında da büyük bir gelişme olabilir. X-NAND şu anda henüz başlangıç aşamasında ve piyasada bu NAND flaşını kullanan bir ürün yok, ancak X-NAND'ın arkasındaki akılların nihai lansmanı için neler planladığını görmek heyecan verici olmalı. Market.