- Мар 22, 2022
Два года назад японская компания Kioxia (бывшая Toshiba Memory) сообщила об успешной разработке флеш-памяти NAND PLC с записью 5 бит в каждую ячейку. Это обещало на 25% увеличить плотность записи по сравнению с памятью QLC NAND (4-битовой), но в два раза снижало устойчивость к износу для техпроцесса класса 10 нм до 35 циклов перезаписи. Японцев это не испугало. Сегодня они испытали 6-битовую память HLC 3D NAND и мечтают о 8-битовой OLC NAND.
Напомним, что информация в ячейке NAND кодируется числом состояний заряда (напряжением) и определяется значением 2 в степени, где степень это разрядность ячейки. Например, для памяти MLC это четыре градации уровней напряжения (22), а для популярной сегодня 4-битовой QLC уже 16 значений (24). Для памяти с шестью битами в каждой ячейке необходимо удерживать уже 64 уровня, а для 8-битовой 256 значений. Это неимоверно нагрузит контроллер памяти, который на каждой операции должен будет всё это восстанавливать и корректировать, но против этого встаёт также физика и химия материалов.
Чтобы проверить работу 6-битовой ячейки NAND инженеры Kioxia охладили образец памяти до температуры -196 °C. Это стабилизировало характеристики материала и позволило упростить конструкцию ячейки. Эксперимент показал, что в таком состоянии 6-битовая ячейка может записывать и хранить данные до 100 минут без разрушения, а также выдерживает до 1000 циклов перезаписи. В условиях комнатной температуры, надеются разработчики, такая память сможет выдерживать до 100 циклов перезаписи (но это, очевидно, будет зависеть от техпроцесса чем толще, тем больше).
Достигнутый результат позволяет надеяться, что память HLC и даже OLC со временем появится. В то же время даже память PLC с 5 битами в ячейке нас призывают не ждать раньше 2025 года. Более надёжный результат для повышения плотности памяти NAND это наращивание числа слоёв в структуре 3D NAND. Сегодня число слоёв приближается к 200, а в перспективе может достичь значения 500 и даже 1000 слоёв.