Les fabricants font encore progresser le flash NAND 3D

Le marché mondial du stockage connaît une demande croissante de flash NAND. Cette technologie a été rencontrée grâce à de nombreux développements, non seulement dans les capacités des contrôleurs flash d'aujourd'hui, mais surtout grâce à l'architecture 3D NAND. Alors que l'Internet industriel des objets (IIoT), les usines intelligentes, les véhicules autonomes et d'autres applications gourmandes en données continuent de gagner du terrain, les exigences de stockage de données pour ces applications exigeantes sont devenues plus difficiles.

Dans une interview, Lena Harman, responsable des communications marketing chez Hyperstone, a reconnu que le flash 3D NAND faisait un grand pas en avant. La nouvelle technologie de mémoire a fait d'énormes progrès ces dernières années et offre une alternative intéressante aux technologies de mémoire NAND 2D établies utilisées dans les SSD.

« Le stockage flash NAND prend le relais du stockage de données au niveau mondial », a déclaré Harman. « Il domine notre avenir, stimule de nouveaux développements et a connu une forte croissance au cours des deux dernières décennies. La demande constante de capacités plus élevées a incité les fabricants de flash NAND à optimiser leurs processus pour permettre le stockage de plus de bits par cellule ainsi que pour réduire la taille des fonctionnalités. Alors que nous avons maintenant une architecture 3D qui atténue certains des défis. La mémoire flash NAND n'a « pas de cerveau » et a des imperfections inhérentes, c'est pourquoi elle a besoin d'un contrôleur de mémoire flash pour gérer toutes les complexités liées aux transferts de données. »

Le contrôleur de mémoire flash agit en tant qu'intermédiaire/système de gestion des données lorsqu'il s'agit de communiquer des données d'une interface hôte (connectée à un système) à la mémoire flash NAND. Selon l'interface/le facteur de forme, il existe différents protocoles que le contrôleur flash doit prendre en compte dans sa conception pour pouvoir fonctionner correctement, c'est pourquoi nous développons de nombreux contrôleurs différents pour différentes interfaces (par exemple, USB, SATA, CF PATA, SD).

Technologie 3D :technologie de porte flottante ou de trappe de charge

La technologie flash 2D NAND a des temps d'accès rapides, de faibles latences, une faible consommation d'énergie, une robustesse et des facteurs de forme réduits. Ces avancées technologiques majeures visent à réduire les coûts grâce à la miniaturisation structurelle. Cependant, la limite atteinte à 15 nm a imposé de nouveaux défis en termes d'erreurs lors de la lecture des données et de réduction de la robustesse et de l'intégrité des données. Par conséquent, les innovations vont dans le sens du flash NAND tridimensionnel (3D NAND) et augmentent le nombre de bits par cellule. Dans une mémoire flash 3D NAND, plusieurs couches de cellules flash sont empilées.

Flash NAND 3D

La technologie de mémoire 3D NAND offre de nombreux avantages tant pour les fournisseurs que pour les clients. Une densité de mémoire plus élevée garantit que les fournisseurs de mémoire flash peuvent produire des dispositifs avec des capacités plus élevées et plus de gigaoctets dans une plaquette de silicium pour le même rendement. 3D NAND est une technologie de stockage de données flash qui implique la découpe de silicium multicouche, l'empilement de cellules mémoire pour augmenter la densité et permettant aux cellules de s'étendre sur chaque couche en réduisant les interférences des cellules adjacentes. Le processus de production de NAND 3D est également moins compliqué que d'autres technologies alternatives, car il utilise le même matériau mais avec de petites modifications pour produire des NAND simples. À ce jour, deux approches sont devenues standard :la grille flottante et le piégeage de charge.

Avec la méthode de la grille flottante, les charges sont stockées à travers une grille flottante isolée électriquement située entre le canal et la grille de commande. Dans les architectures de piégeage de charges, les charges sont retenues dans des centres de piégeage, qui consistent en une couche de nitrure de silicium.

Que la technologie utilisée soit une trappe de charge ou une porte flottante, les données envoyées depuis un système hôte donné vers la mémoire flash NAND doivent être gérées par un contrôleur de mémoire flash. C'est pourquoi un contrôleur hautement fiable fait partie intégrante d'un système performant. L'architecture 3D a ouvert la voie aux flashs haute densité, mais les applications de stockage basées sur cette technologie ont désormais une demande croissante pour des niveaux plus élevés de fiabilité et de conservation des données, réalisables uniquement via un contrôleur haut de gamme. En fin de compte, le choix du contrôleur de mémoire flash est essentiel pour obtenir plus d'endurance et de longévité.

L'architecture 3D actuelle utilise jusqu'à 176 couches. Bien qu'il ne semble pas y avoir de limite physique stricte sur le nombre de couches à l'heure actuelle, aller beaucoup plus loin peut nécessiter de combiner différentes méthodes de développement pour empiler les moules 3D les uns sur les autres. Les développements de l'architecture 3D au cours de la dernière décennie ont rendu les lecteurs flash haute capacité plus accessibles à l'échelle mondiale. Bien que cette technologie ait apporté de nombreux avantages en termes de performances, de longévité et de sa capacité à fiabiliser les cellules à plus haute densité (TLC, QLC), elle a également été couplée à des processus de fabrication complexes et incroyablement coûteux.

Contrôleurs Flash

Le contrôleur fournit l'interface entre l'hôte et la mémoire flash NAND à l'aide d'interfaces standard, mais sans le coût et l'espace requis pour les connecteurs physiques. La famille Hyperstone U9 de contrôleurs de mémoire flash, ainsi que le micrologiciel fourni, offrent une solution clé en main facile à utiliser pour les lecteurs ou modules de mémoire flash industriels, à haute endurance et robustes compatibles avec les systèmes hôtes avec interface USB 3.1 SuperSpeed ​​5 Gbps. La fonctionnalité de correction d'erreur dans les contrôleurs de mémoire Hyperstone comprend une technologie propriétaire appelée FlashXE (eXtended Endurance).

FlashXE implémente une correction d'erreur basée sur les codes Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH), et les contrôleurs ont également un module de correction d'erreur auxiliaire qui utilise des codes concaténés généralisés (GCC) fournissant une correction d'erreur de pointe comparable à LDPC (Low Density code de parité). Lorsque le disque SSD est implémenté avec des composants discrets directement sur un PCB hôte, cette approche est connue sous le nom de Disk on Board (DoB). Une approche DoB est idéale pour le stockage profondément intégré. Il présente également de nombreux avantages qui le rendent attrayant dans d'autres scénarios d'utilisation. L'utilisation de composants discrets au lieu d'un produit fini réduit le coût total et donne au fabricant un contrôle total sur la nomenclature (BoM).

>> Cet article a été initialement publié le notre site frère, EE Times Europe.