Flash paměť na křižovatce

Pro výrobce flash paměti může být nyní nejlepší z těch nejhorších. Na jedné straně nejen používáme stále více flash paměti v našich telefonech, tabletech a stále více v našich notebookech, ale flash se stal nedílnou součástí většiny velkých systémů datových center, od úložiště po podnikové servery. Současně se zdá, že technologie, která umožnila flash paměti stát se tak všudypřítomnou a tak rychle klesat v posledních několika letech, se blíží ke konci.

Oba trendy byly vystaveny na každoročním summitu Flash Memory minulý týden.

Možná velkou novinkou je, jak se integrovaný blesk v podnikových systémech dostává. Po dlouhou dobu jsme viděli SSD, flash ve stejném formátu jako pevné disky, smíchané s mnohem větším počtem tradičních pevných disků, se softwarem poskytujícím „vrstvení“, aby se nejčastěji používaná data ukládala na rychlejší SSD a méně často používaná data na zpomalujících discích. Nyní vidíme různé přístupy k zařízením používajícím pouze blesk.

Například, Jason Taylor na Facebooku vysvětlil v hlavní poznámce, jak společnost používá flash jako mezipaměť v některých systémech, flash jako primární úložiště ve své databázi a jako alternativu RAM v některých indexových serverech. Vysvětlil, že pokud potřebujete zprávy za dva dny, přicházejí ze serverů se všemi RAM; Pokud potřebujete zprávy ve výši dvou týdnů, vychází to z blesku.

Spousta společností má alternativy k tradičním SSD, včetně několika známých hráčů, jako jsou Fusion-io a XtremIO, které získala společnost EMC. IBM nedávno oznámila server typu all-flash známý jako FlashAhead založený na technologii společnosti Texas Memory Systems.

Na výstavě bylo několik zajímavých přístupů. Například, Skyera vytváří pole všech blesků založené na MLC flash, které obvykle uchovává dva bity dat v každé buňce, a tak je levnější, ale ne tak robustní jako jednoúrovňový nebo SLC flash, který se používá v mnoha podnikových SSD. Pomocí vlastního kontroléru společnost představila 1U skříň zvanou skyEagle, která pojme až 500 TB a dokáže vytvořit 5 milionů IOps (operace vstupu a výstupu za sekundu) za formát 1.99 USD za GB, což je rozumná cena pro pole podnikových úložišť.

Každý ukazoval SSD na nových a lepších cenových bodech. Samsung, který prohlašuje, že je největším prodejcem SSD, představil novou zákaznickou řadu známou jako 840 EVO, která se přesouvá do 19nm TLC (tříúrovňové buňky) paměti a nyní přichází s 1 GB DRAM cache. Je k dispozici v různých velikostech, včetně verze 250 GB s ceníkovou cenou 189, 99 $ a 1TB verze s ceníkovou cenou 649, 99 $. To je spousta peněz na skladování zákazníků, ale je to dobře pod $ 1 / GB, což je docela působivý krok.

Některé společnosti se v tomto problému setkaly s inovativními změnami. Micron ukázal, jak by mohl být řadič v SSD využit k urychlení vyhledávání v MySQL, přičemž tvrdil dvakrát výkon standardních SSD.

Když už mluvíme o SSD, rychlost podnikových SSD se zvyšuje a rozhraní se pohybují od 6 Gbps do 12 Gbps. A zatímco podnikové systémy stále více hledají řešení, jako jsou karty PCIe naplněné flash pamětí, SSD spotřebitelů se zmenšují a mnoho společností včetně Intel hovoří o novém faktoru m.2, který je mnohem menší než tradiční 2, 5palcový pevný disk diskové jednotky nebo dokonce mSATA.

Všichni výrobci pevných disků získávají společnosti s odborností na flash a používají je k vytváření disků SSD i hybridních disků - těch, které obsahují jak flash, tak spinningová magnetická média. Společnost Western Digital získala softwarového výrobce SSD VeloBit a je v procesu akvizice STEC, zatímco Seagate má podíly v DensBits, které vyrábí řadiče, a Virident, který vytváří úložiště PCIe na bázi Flash. Třetí zbývající výrobce pevných disků, Toshiba, je jedním z největších výrobců flash paměti.

Z technologického hlediska však nebylo vše tak růžové. Je zcela zřejmé, že základní technologie, kterou průmysl používá k výrobě paměti flash, se zdá, že se zdá, že „plovoucí brána NAND“ dosahuje svého limitu, přičemž většina výrobců má potíže s vytvářením pracovních verzí pod 16 nm až 19 nm. Slyšeli jsme, že plovoucí brána NAND již dosáhla svých limitů, ale nyní se zdá, že výroba v menších geometriích je velmi obtížná, zejména kvůli zpožděním v ultrafialové (EUV) litografii.

Nejběžnější alternativou je zde „vertikální NAND“, kde Samsung získal velkou pozornost vydáním toho, co by mělo být prvním komerčním produktem, jeho 3D „V-NAND“ bleskem. Namísto běžného planárního NAND s plovoucí bránou k zachycení elektronů v paměťové buňce se používá několik vrstev paměťových buněk, z nichž každá používá k ukládání elektronů tenký film nazývaný lapač nábojů. Konstrukce, materiály a struktura jsou velmi odlišné.

Počátečním produktem Samsung V-NAND, který se již vyrábí, bude 24-vrstvový čip, který pojme 128 Gbitů, přičemž společnost si klade za cíl tento počet zvýšit na 1 TB čipů do roku 2017. Jednou z velkých výhod je, že používá standardní litografii (větší než 30nm, i když Samsung neuvedl konkrétní velikost), takže nevyžaduje nástroje EUV. Postupem času by to mělo růst v hustotě zvýšením počtu vrstev, namísto pouhého zmenšení velikosti buněk litografií.

Společnost Samsung představila první disk V-NAND SSD, 2, 5palcový disk SATA 6Gbps dostupný v kapacitách 480 GB a 960 GB, který podle společnosti by byl o 20 procent rychlejší a spotřeboval o 50 procent méně energie než současné disky SSD.

Ostatní tvůrci flash se nezdají být pozadu. Společnosti Toshiba a SanDisk, které spolupracují na produkci blesků, tvrdí, že společnost Toshiba skutečně vynalezla vertikální NAND, ale je přesvědčena, že prozatím její nová generace „1Y“ dvou a tříbitových řešení bude mít pro trh větší smysl. Micron a Intel, kteří také spolupracují s flash pamětí, oba tvrdí, že mají odborné znalosti pro vytváření 3D NAND, ale prozatím se zaměřují na tradičnější 16nm planární flash, protože říkají, že je nákladově efektivnější. Micron ale řekl, že pracuje na 256Gb čipu založeném na 3D NAND. SK Hynix hovořil o svém 16nm MLC NAND blesku, ale ve stánku také ukazoval 3D NAND oplatku a společnost uvedla, že do konce letošního roku bude ve výrobě čip 128 Gb a příští rok se bude zvyšovat objem.

Většina pozorovatelů si myslí, že výše vertikálního NAND bude v příštích několika letech relativně malá, přičemž na trhu bude nadále dominovat tradiční planární blesk, ale tento vertikální NAND se stane mezi lety 2016 a 2018 mnohem větší součástí trhu s energeticky nezávislou pamětí. Do té doby by však na trh měly přicházet i jiné alternativy paměti.