Sve o 3D NAND memoriji: Kako radi i koje ima prednosti

Informatec Digital » hardver » Sve o 3D NAND memoriji: Kako radi i koje ima prednosti

U svijetu digitalne pohrane, tehnologija se neprestano razvijala kako bi ponudila veće kapacitete i bolje performanse. Jedan od najvažnijih događaja u ovoj oblasti je 3D NAND memorija, koji je napravio revoluciju na tržištu SSD-ova i drugih uređaja za pohranu podataka.

Ovaj članak se bavi time što je 3D NAND memorija, kako funkcionira, zašto je superiornija od tradicionalnog NAND-a te njene ključne prednosti i nedostatke. Također ćemo istražiti razlike između različitih tipova NAND-a i njihov utjecaj na performanse i dugovječnost uređaja za pohranu podataka.

Šta je 3D NAND memorija?

La 3D NAND memorija To je evolucija konvencionalne NAND flash memorije, u kojoj su memorijske ćelije naslagane okomito u više slojeva umjesto da budu raspoređene u dvodimenzionalnoj ravni. Ovaj dizajn omogućava poboljšanje gustina skladištenja i performanse bez smanjenja veličine memorijskih ćelija, što je ključni faktor u dugovečnosti uređaja za skladištenje podataka.

Ova vrsta memorije poznata je i kao V-NAND (vertikalni NAND) zbog svoje složene strukture, koja nudi veću energetsku efikasnost i brže vrijeme čitanja/pisanja u poređenju sa konvencionalnom NAND memorijom.

Kako radi 3D NAND memorija

3D NAND memorija prati osnovne principe konvencionalne fleš memorije, koristeći tranzistore sa plutajućim vratima za skladištenje podataka u obliku električnih naboja. Međutim, za razliku od planarnog NAND-a, 3D NAND raspoređuje ćelije u naslaganom formatu, što smanjuje probleme smetnji i poboljšava dugoročnu pouzdanost.

Proces programiranja i brisanja podataka u NAND ćeliji uključuje manipulaciju naponskim stanjima. Svaka memorijska ćelija sadrži a kontrolna kapija i a plutajuća vrata, koji omogućavaju skladištenje i zadržavanje električnih naboja bez potrebe za stalnom snagom.

Vrste NAND memorije i njihove razlike

Unutar NAND tehnologije postoje različite klasifikacije ovisno o broju bitova koje svaka ćelija može pohraniti. Ovo utiče na performance, u trajnost y el Coste proizvodnju uređaja.

• SLC (Single Level Cell): Pohranjuje jedan bit po ćeliji, pružajući veću izdržljivost i brzinu. To je najskuplja opcija i koristi se u industrijskim i serverskim okruženjima gdje je pouzdanost ključna.
• MLC (Multi Level Cell): Može pohraniti dva bita po ćeliji, što smanjuje njegovu cijenu i povećava kapacitet pohrane, iako na račun određenog vijeka trajanja i performansi.
• TLC (ćelija sa tri nivoa): Integriše tri bita po ćeliji, što omogućava proizvodnju jeftinijih jedinica većeg kapaciteta, ali sa kraćim vijekom trajanja.
• QLC (Quad Level Cell): Može pohraniti četiri bita po ćeliji, što maksimizira gustinu skladištenja, ali i smanjuje njegove performanse i izdržljivost.

Kako povećavamo broj bitova po ćeliji, NAND Postaje više ekonomičan i omogućava stvaranje uređaja većeg kapaciteta, ali sa manjom otpornošću na habanje i manjom brzinom pristupa.

Prednosti 3D NAND memorije

Uvođenje tehnologije 3D NAND Predstavljao je ogroman korak naprijed u smislu kapaciteta, performansi i izdržljivosti. Neke od njegovih glavnih prednosti uključuju:

• Veća gustina skladištenja: Slaganjem ćelija okomito, kapacitet se može povećati bez smanjenja njihove veličine.
• Bolje performanse: Razmak između ćelija je veći, što smanjuje smetnje i poboljšava brzinu čitanja/pisanja.
• Veća energetska efikasnost: Potrošnja energije je smanjena u odnosu na dvodimenzionalni NAND, što je korisno za prijenosne uređaje.
• Duži rok trajanja: Manje smetnji i bolja raspodjela električnog naboja povećavaju otpor ćelije.

Nedostaci 3D NAND memorije

Iako 3D NAND nudi višestruke prednosti, ima i neke nedostatke koji mogu utjecati na njegovu održivost na određenim uređajima:

• Visoki troškovi proizvodnje: Proizvodnja čipsa 3D NAND Složeniji je i zahtijeva napredne procese, što mu povećava cijenu.
• Kompromis između kapaciteta i izdržljivosti: Kako se broj bitova po ćeliji povećava (TLC i QLC), dugovječnost i performanse mogu biti smanjene.

Evolucija NAND memorije i njena budućnost

Tokom godina, 3D NAND je evoluirao od 24-slojnih uređaja do čipova sa više od 160 slojeva u razvoju. Ovaj trend će otvoriti mogućnost proizvodnje SSD sa još većim kapacitetima bez eksponencijalnog povećanja troškova.

Osim toga, razvojem novih Tehnike ispravljanja grešaka i optimizacija čitanja/pisanja, proizvođači uspevaju da maksimiziraju dugovečnost ovih uređaja, dozvoljavajući upotrebu TLC ili QLC memorija sa performansama sličnim onima prethodnih generacija.

Konkurencija između kompanija kao što su Samsung, Micron, SK Hynix i Kioxia pokreće razvoj efikasnijih i pristupačnijih rješenja, osiguravajući da memorija 3D NAND i dalje igraju ključnu ulogu u budućnosti digitalnog skladištenja.

Unapređenje pamćenja 3D NAND nam je omogućio da povećamo kapacitet skladištenja uz održavanje optimalnih performansi. Slaganjem ćelija u više slojeva, ova tehnologija postiže više gustina y efikasnost u poređenju sa NAND tradicionalna. Uprkos visokim troškovima proizvodnje, 3D NAND je postao primarni izbor za SSD moderni pametni telefoni i drugi uređaji za pohranu, nudeći neviđenu kombinaciju brzine, kapaciteta i pouzdanosti.