Спустя всего 4 месяца после запуска TLC V-NAND 9-го поколения, Samsung объявил о начале массового производства аналогичной памяти типа QLC, предлагая рынку более широкую линейку передовых решений для хранения данных. Новая память обеспечивает оптимальную производительность для самых различных сфер применения, в том числе для задач искусственного интеллекта (ИИ).

Компания Samsung Electronics объявила о начале массового производства 9-го поколения вертикальной NAND-памяти (V-NAND) с четырьмя битами на ячейку (Quad Level Cell, QLC) ёмкостью 1 Тбит. «Успешный запуск массового производства QLC V-NAND 9-го поколения всего через четыре месяца после TLC-версии позволяет нам предложить полную линейку передовых SSD-решений, отвечающих потребностям эпохи искусственного интеллекта», — сказал Сон Хой Хур (SungHoi Hur), исполнительный вице-президент и руководитель подразделения флеш-памяти и технологий Samsung.

Samsung планирует расширить применение QLC V-NAND 9-го поколения, начиная с фирменных потребительских продуктов и заканчивая мобильной универсальной флеш-памятью (UFS), SSD для клиентских ПК и серверов, включая решения для поставщиков облачных сервисов. Новое поколение памяти отличается рядом технологических возможностей, лучше сказать — прорывов. Так, Channel Hole Etching (технология травления каналов) от Samsung позволила добиться максимального количества слоёв в отрасли с двухуровневой структурой. При этом, используя опыт, накопленный при разработке трёхуровневой структуры ячеек (TLC) V-NAND 9-го поколения, специалисты Samsung оптимизировали площадь ячеек и периферийных схем, достигнув ведущей в отрасли плотности битов, которая примерно на 86 % выше, чем у QLC V-NAND предыдущего поколения.

Помимо высокой плотности, QLC V-NAND девятого поколения отличается повышенной производительностью и надёжностью благодаря также технологиям Designed Mold, Predictive Program и Low-Power Design. Технология Designed Mold регулирует расстояние между Word Lines (WL) для обеспечения однородности и оптимизации характеристик ячеек во всех слоях. Технология Predictive Program прогнозирует и контролирует изменения состояния ячеек, чтобы минимизировать ненужные действия. В результате Samsung удалось удвоить скорость записи и повысить скорость ввода/вывода данных на 60 %, а энергопотребление снизить при чтении и записи данных примерно на 30 % и 50 % соответственно благодаря использованию Low-Power Design.

Компания Micron представила 276-слойные чипы флеш-памяти 3D TLC NAND девятого поколения (Micron G9 NAND), а также серию твердотельных накопителей Micron 2650 стандарта PCIe 4.0 на их основе. Последние будут выпускаться в форматах M.2 2230, 2242 и 2280, предлагая объёмы 256 и 512 Гбайт, а также 1 Тбайт.

По словам Micron, запросы её клиентов стали основной причиной разработки новых чипов флеш-памяти. Цель состояла в том, чтобы создать 1-Тбит кристалл, который поместится в упаковку BGA размером 11,5 × 13,5 мм, при этом будет обладать пропускной способностью 3,6 Гбит/с и иметь на 44 % более высокую битовую плотностью по сравнению с её решениями предыдущих поколений.

Micron заявляет, что новые накопители на базе её 276-слойных чипов флеш-памяти со скоростью 3,6 Гбит/с на канал обеспечивают лучшую производительность в классе. Micron G9 NAND обладает до 99 % более высокой пропускной способностью записи и на 88 % более высокой пропускной способностью чтения на кристалл, чем доступные в настоящее время конкурирующие решения NAND от SK hynix, Solidigm, Kioxia, Western Digital и Samsung. Кроме того, плотность Micron G9 NAND до 73 % выше, а их размер на 28 % меньше, чем решения конкурентов.

Для накопителя Micron 2650 объёмом 256 Гбайт компания заявляет скорость последовательного чтения на уровне 5000 Мбайт/с и последовательной записи в 2500 Мбайт/с, а также производительность в операциях случайного чтения и записи на уровне 370 тыс. и 500 IOPS. Для модели объёмом 512 Гбайт указываются скорости последовательного чтения и записи на уровне 7000 и 4800 Мбайт/с и производительность в случайных операциях чтения и записи на уровне 740 тыс. и 1 млн IOPS. Для версии SSD объёмом 1 Тбайт заявлены скорости последовательного чтения и записи соответственно на уровне 7000 и 6000 Мбайт/с, а также производительность в операциях случайного чтения и записи на уровне 1 млн IOPS.

По словам Micron, её новинки обеспечивают до 38 % более высокую производительность в тесте PCMark 10, в среднем на 36 % более высокую пропускную способность и на 40 % быстрее обращаются к данным.

Компания отмечает, что новые чипы 276-слойные чипы флеш-памяти 3D TLC NAND уже доступны в накопителях Micron 2650 для OEM-партнёров, а также проходят тестирование для потребительских SSD и продуктов её собственного бренда Crucial.

Компания Samsung сообщила, что начала массовое производство флеш-памяти 3D V-NAND TLC 9-го поколения ёмкостью 1 Тбит. Новые чипы предлагают повышенную плотность и энергоэффективность по сравнению микросхемами памяти 3D V-NAND TLC 8-го поколения.

Производитель не уточнил количество слоёв, использующихся в составе памяти 3D V-NAND TLC 9-го поколения ёмкостью 1 Тбит, а также техпроцесс, который используется для их производства. Однако Samsung отметила, что благодаря самому компактному в отрасли размеру ячеек битовая плотность чипов 3D V-NAND TLC 9-го поколения была улучшена примерно на 50 % по сравнению с памятью 3D V-NAND TLC предыдущего поколения. Производитель также сообщил, что в новых микросхемах памяти применяется технология предотвращения помех, у ячеек увеличен срок службы, а отказ от фиктивных отверстий в токопроводящих каналах позволил значительно уменьшить планарную площадь ячеек памяти.

Флеш-память 3D V-NAND TLC 9-го поколения оснащена интерфейсом нового поколения Toggle 5.1, который увеличил скорость ввода/вывода данных на 33 % до 3,2 Гбит/с на контакт. Наряду с этим компания сократила энергопотребление на 10 % относительно прошлого поколения.

Во второй половине года Samsung планирует начать производство 3D V-NAND девятого поколения ёмкостью 1 Тбит с ячейками QLC.

Эволюция флеш-памяти с точки зрения плотности хранения информации подразумевает, что чем больше зарядов (бит) хранятся в ячейке, тем ниже эксплуатационный ресурс такой памяти. Китайская компания YMTC не согласна с этим и утверждает, что её микросхемы 3D NAND типа QLC по своей долговечности способны превосходить ячейки памяти типа TLC.

Память QLC в одной ячейке способна хранить четыре бита информации, а TLC — только три, и исторически считалось, что последняя выигрывает с точки зрения своей долговечности по количеству циклов перезаписи. По информации ресурса ITHome, на которую ссылается Tom’s Hardware, компания YMTC заявляет для своих 128-слойных микросхем X3-6070 типа 3D QLC NAND ресурс в 4000 циклов перезаписи. Это как минимум сопоставимо с ресурсом микросхем TLC, достигаемым за счёт оптимизации на уровне контроллеров и применяемых при производстве памяти материалов.

Изначально было принято считать, что память типа QLC способна переносить от 100 до 1000 циклов перезаписи, но и здесь усилия крупных производителей привели к тому, что этот показатель заметно увеличился. YMTC сочла нужным акцентировать внимание на своих достижениях в этой области, хотя очевидно, что они не столь уж уникальны. Память YMTC данной серии уступает конкурирующим решениям по количеству слоёв, поскольку соперники предлагают 176-слойные и более продвинутые микросхемы QLC.

В составе твердотельного накопителя PC41Q потребительского класса YMTC использует 128-слойную память QLC серии X3-6070, предлагая скорости передачи информации до 5000 Мбайт/с и способность хранить информацию при температуре 30 градусов Цельсия на протяжении не менее чем одного года. Время наработки на отказ составит 2 млн часов. Данные показатели отстают от показателей современных SSD на памяти TLC. Тем не менее, компания YMTC даже готова использовать микросхемы QLC в твердотельных накопителях корпоративного класса, где важна надёжность и долговечность.

Обновлено: стоит отметить, что память TLC демонстрировала ресурс в 3000 циклов перезаписи ещё в 2018 году, а к настоящему моменту производители смогли добиться от неё значительно более высокой выносливости, вплоть до 10 тыс. циклов перезаписи.

Western Digital представила твердотельные накопители PC SN5000S на базе чипов флеш-памяти QLC, которые демонстрируют более высокую производительность по показателям скорости чтения и записи, чем предшественники на базе заведомо более скоростной памяти TLC.

PC SN5000S — новейшая серия потребительских твердотельных накопителей объёмом до 2 Тбайт, выпускающихся компанией в полноразмерном формате M.2 2280 и компактном формате M.2 2230. Серия пришла на замену накопителям PC SN740, предлагающимся в тех же объёмах и разъёмах.

Модель Western Digital PC SN5000S объёмом 2 Тбайт с памятью QLC по скорости записи до 16,5 %, а по скорости чтения до 15,5 % быстрее по сравнению с моделью SN740 того же объёма, но с памятью TLC. Модель SN740 объёмом 1 Тбайт по-прежнему чуть быстрее по записи, чем SN5000S, но по скорости чтения отстаёт от новинки на 14,3 %. Преимуществом накопителя SN5000S объёмом 2 Тбайт над предшественником также является на 100 TBW (терабайт перезаписанной информации) более высокий запас ресурса работы. Однако ресурс нового SSD объёмом 1 Тбайт на 100 TBW ниже (300 TBW против 400 TBW у SN740 того же объёма). Недостатком новой серии SSD также можно считать чуть более высокий показатель энергопотребления.

Как правило, накопители на базе флеш-памяти NAND QLC отстают от SSD на базе других типов флеш-памяти. Объясняется это тем, что память QLC хранит четыре бита информации в одной ячейке, что сказывается на итоговой производительности не в лучшую сторону. Напомним, что флеш-память SLC хранит один бит информации на ячейку, MLC-память — два бита информации, а TLC — три бита. Чем меньше битов хранится в ячейке, тем она быстрее и долговечнее. Хотя возможность хранения большего количества битов на ячейку увеличивает плотность памяти, необходимость чтения и записи большего количества битов приводит к снижению производительности и в целом повышает износ памяти NAND.

Для улучшения производительности накопителей на базе памяти QLC и других многоразрядных типов памяти NAND существует несколько способов. Пожалуй, самым очевидным является использование кеш-памяти SLC в составе накопителя. Хотя QLC, как уже говорилось выше, хранит четыре бита информации в ячейке, накопителю при наличии кеш-памяти SLC необязательно заполнять все четыре бита информации при записи. SSD будут работать гораздо лучше, если обозначить часть ячеек памяти в качестве псевдо-SLC. Правда, для этого занимаются пустые ячейки, что в конечном итоге сокращает доступный объём самого SSD.

Несмотря на недостатки памяти QLC и других многоразрядных типов флеш-памяти NAND некоторые производители, например, Samsung, заинтересованы в дальнейшем развитии этой технологии. Так как обычным потребителям не всегда нужна лучшая производительность и надёжность, а при выборе SSD предпочтение чаще отдаётся исходя из цены и объёма накопителя, модели SSD на базе памяти QLC обычно являются наиболее экономичным выбором покупателя. В свою очередь, накопители на памяти SLC с низкой плотностью лучше подходят для серверов, где высокая производительность и надёжность оказываются гораздо полезнее.

Компания Micron представила на выставке MWC 2024 самые компактные микросхемы флеш-памяти стандарта UFS 4.0, предназначенные для смартфонов, планшетов и других мобильных устройств. Размеры упаковки чипа составляет всего 9 × 13 мм. Они будут выпускаться в объёмах до 1 Тбайт и предложат скорости последовательного чтения и записи до 4300 и 4000 Мбайт/с соответственно.

Новые микросхемы памяти Micron UFS 4.0 построены на базе 232-слойных чипов 3D TLC NAND. Сокращение размеров микросхем компания объясняет потребностью производителей смартфонов и других мобильных устройств в оснащении своих продуктов более крупными батареями. Новые микросхемы памяти стандарта UFS 4.0 от компании Micron являются результатом совместных усилий специалистов компании из лабораторий в США, Китае и Южной Корее.

Площадь новых микросхем сократилась на 20 % по сравнению с чипами UFS производителя, выпущенных в июне прошлого года. Компания заявляет, что сокращение размера микросхем также привело к снижению их энергопотребления, но без потери в общей производительности. В новых чипах памяти Micron используется новая проприетарная технология HPM (High-Performance Mode), которая оптимизирует производительность памяти при интенсивном использовании смартфона и повышает её скорость работы на 25 %.

Micron сообщила, что уже начала поставки образцов памяти UFS 4.0 OEM-производителям устройств. Компания предлагает микросхемы ёмкостью 256 и 512 Гбайт, а также объёмом 1 Тбайт.