Kioxia ukázala možného nástupce pamětí QLC NAND Flash

Kioxia mluví konkrétně o pamětech Twin BiCS Flash, přičemž my už její BiCS známe prostě jako vrstvené paměti NAND Flash, čili už dnešní standard. Používají se většinou ve verzích se 64 nebo 96 vrstvami a s buňkami typu TLC (tři bity) nebo QLC (čtyři bity). Twin BiCS Flash by se ale měly uplatnit pro paměti ukládající ještě více bitů do jedné buňky, takže lze mluvit o PLC (Penta-Level Cell) a případně dalších. 

 

Problém přitom je, že s rostoucím počtem bitů ukládaných do jedné buňky prudce roste i množství úrovní náboje, které SSD kontroler musí být schopen zapisovat a rozeznávat. Pro jeden bit tak platí dvě úrovně (0,1), pro dva bity pak čtyři (00,01,10,11), pro tři bity osm úrovní a pro čtyři bity už rovnou šestnáct, a tak dále. Jde prostě o 2^x, kde hodnota X rovná se počet zapisovaných bitů do buňky. 

 

 

 

Kapacita jednotlivých buněk pochopitelně nemůže růst donekonečna. Nastávají problémy s udržením náboje, a tedy i informace v průběhu času, s rychlostí zápisu i s počtem mazacích a zapisovacích cyklů, které buňky zvládnou. Proto se hledají nové technologie a Kioxia věří, že jednu z nich našla v podobě buněk "semi-circular floating gate cells (FG)". Ty mají nastoupit za klasické CT (Charge Trap Cells), a to konkrétně "circular charge trap cells". 

 

Jde tak o novou strukturu buněk, která má zajistit větší okénko pro programování (zápis do buňky), a to i navzdory tomu, že jsou menší než CT. Tím jde o slibnou technologii, jež by mohla nastoupit po QLC NAND, ačkoliv ještě není úplně jasné, zda opravdu v podobě PLC buněk. 

 

Je tak dobré vědět, že stále existuje tato třetí cesta pro navyšování kapacity pamětí NAND Flash. První je klasická, a sice zmenšování buněk pomocí pokročilejších výrobních procesů, které ale už v minulosti narazilo na limity, které dohnaly výrobce k tomu, aby použili druhou cestu, a sice vrstvení pamětí. Dnes už tu máme 128vrstvé čipy a výrobci udávají, že vidí cestu pro vytvoření i 500 či 800 vrstev. 

 

Právě vrstvení vypadá jako ta nejlepší cesta, nicméně dle Kioxie jsou výhody zvyšujícího se počtu vrstev nad 100 pro výrobce stále menší a menší. Na druhou stranu, zvyšování počtu bitů ukládaných do jedné buňky přináší exponenciální zvyšování úrovní náboje, takže tento způsob také nevypadá zrovna ideálně.

 

Nicméně Kioxia chce spojit zápis více bitů do buňky s tím, že ony samy budou menší, což je velice zajímavá kombinace pro zvyšování celkové paměťové hustoty. Jde ale zatím o technologii budoucnosti, však pro příští rok si Kioxia připravuje již paměti BiCS5, a to právě se 128 vrstvami a rovněž firmy SK Hynix (4D NAND) a Samsung (V-NAND v6) už dosáhly 128 vrstev. Co přijde po nich, to se teprve ukáže, ale nedá se očekávat, že by se "růst pamětí do výšky" brzy zastavil. 

 

Zdroj: Tom's Hardware