Tag: PLC快閃記憶體

快科技3月19日消息，三星宣布，正在打造全新的PB級別SSD存儲方案，也就是PBSSD，容量將達到跨越式的1PB左右，相當於1000TB。 三星並未透露具體如何實現PBSSD，只是說將會利用其開發的FDP(Flexible Data Placement)技術，可以翻譯為彈性數據安置，已經被採納為NVMe技術標准。 它可以強化數據的存儲能力，從而提高性能和可預見性，更好地滿足超大規模工作負載的需求，尤其是配合超強算力的AI GPU。 事實上，三星這一番表態，就是在NVIDIA GTC大會上做出的，後者剛發布了 三星SSD目前做到的最大容量是256TB，在去年八月的快閃記憶體峰會上展示過，使用了QLC快閃記憶體晶片，號稱功耗只有八塊32TB SSD加起來的七分之一。 不知道到了1000TB SSD，三星會使用什麼快閃記憶體，是繼續壓榨QLC，還是下一代更加不靠譜的PLC？ 來源：快科技

在前不久於深圳舉辦的快閃記憶體峰會上，三星預告十年內單SSD的容量即達到1PB（1024TB），外界預計這將依賴於千層堆疊和QLC/PLC快閃記憶體技術。 沒想到，日前，鎧俠（原東芝）研究人員已經成功開發出更新的存儲顆粒，HLC快閃記憶體（Hepta-level），也就是7bits/cell，單位密度比QLC幾乎翻倍。 鎧俠透露，它們使用單晶矽取代了多晶矽作為內部通道材料，運行時的電流噪聲據說也得到降低。 HLC的研製成功意味著，即便堆疊技術沒有任何改進，SSD的容量也能實現直接翻倍。 當然，HLC也有一些天然劣勢，除了速度和帶寬會有所犧牲，更重要的是耐用性。QLC況且被一些用戶嗤之以鼻，PLC和HLC可想而知了…… 來源：快科技

在絕對速度和絕對容量上，SSD早已甩開機械硬碟N個身位。 而就在本月於深圳舉辦的中國快閃記憶體市場峰會期間，三星表示，3D NAND的物理縮放技術、邏輯縮放技術和封裝技術正在發生變化，預計未來十年單顆SSD容量可高達1PB（1PB=1024TB）。 同時，三星還在研究通過更智能的QLC用法，推動QLC技術成為主流。 據悉，目前在3D快閃記憶體堆疊方面，三星已經做到236層，鎧俠212層，美光232層，SK海力士更是做到238層。 外界認為，本世紀30年代時，千層堆疊和PLC快閃記憶體（Penta Level Cell – 5 bits/cell）可能會成為PB級SSD的主流之選。 來源：快科技

SSD用戶提起QLC快閃記憶體總會一副不屑的樣子，甚至有人說狗都不買，然而過不了多久大家可能就要喊著QLC真香了，因為比它還渣的PLC快閃記憶體已經成為快閃記憶體廠商的新寵，畢竟容量還可以再多25%。 SK海力士收購Intel快閃記憶體業務之後成立了合資公司Solidigm，日前在FMS全球快閃記憶體大會上，，採用浮柵極技術，可以兼容目前的QLC生產設備，但是具體規格一概沒提，上市時間也沒說。 PLC快閃記憶體就是5bit/cell快閃記憶體，是QLC快閃記憶體（4bit/cell）的下一代快閃記憶體類型，理論上容量可以增加25%，但PLC的電壓控制需要2的5次方，也就是32種變化，更加復雜，會導致更多的錯誤，更長的擦除時間，表現出來就是可靠性更差、寫入速度更低。 考慮到QLC快閃記憶體的真實寫入速度都沒有100MB/，PLC快閃記憶體的寫入速度恐怕連機械硬碟都不如——當然隨機性能還是秒殺機械硬碟的。 這也是大家對PLC快閃記憶體擔心的關鍵，不過未來3年里大家不用擔心買到PLC快閃記憶體，因為廠商在此之前恐怕無法量產PLC的SSD硬碟，倒不是快閃記憶體跟不上，而是PLC需要新一代的主控晶片，需要具備極強的糾錯能力，現有的ARM Cortex-R8內核主控滿足不了要求，新一代主控要到2023-2024年才能問世，PLC硬碟還得等等。 當然，PLC快閃記憶體還不是終點，快閃記憶體廠商早就在研究再往後的存儲6電位的HLC（hexa level cell）和存儲8電位的OLC（octa level cell），中間還有個7bit/cell的快閃記憶體，但是按照慣例命名會是SLC，跟1bit/cell的SLC會有衝突，因此業界一直沒有通用的命名。 來源：快科技

SLC、MLC、TLC、QLC……NAND快閃記憶體的不同存儲格式一路走下來，很多人的怨言是越來越大，畢竟容量提升的同時，性能、可靠性、壽命都在持續走低，更加依賴主控、算法的優化。 QLC之後就是PLC(五層單元)，已經提出了好多年，但一直沒有商用落地，原因就在這里。 在近日的全球快閃記憶體峰會上，Solidigm公司客戶端存儲事業部高級副總裁兼總經理Sanjay Talreja發表主題演講，之後在現場展示了全球首款正在研發的PLC SSD。 Talreja表示，這既是Solidigm作為一家新公司的一個重要里程碑，也是對未來存儲技術發展具有廣泛影響力的重要時刻。 不過，Solidigm並未透露這款PLC SSD的具體規格，尤其是大家非常關心的可靠性、壽命，只是說會率先用於數據中心產品，具體發布和上市時間待定。 PLC快閃記憶體可以在每個存儲單元記憶體儲5比特數據，在相同的空間內的存儲容量相比QLC增加25％，帶動SSD容量的進一步擴大，可以解決固態存儲的成本、空間、能耗等問題。 Solidigm PLC快閃記憶體繼續採用浮柵技術，這可以提供強大的電荷隔離、更優秀的電壓閾值分布，使其可以向更多的比特/單元拓展，是達成PLC的關鍵支撐。 此外，PLC快閃記憶體可以直接在製造QLC快閃記憶體的已有設備上生產，因此無論技術升級還是量產、成本都更順利。 NAND快閃記憶體的浮柵技術VS.電荷捕獲技術 浮柵技術的PLC Solidigm公司是SK海力士斥資90億美元收購Intel NAND快閃記憶體業務後組建的新公司，完整繼承了Intel固態存儲技術、產品等，總部位於美國加州聖何塞，獨立運營，目前已有員工約2000人，在全球有20個辦事處。 此前，Solidigm已經先後發布了，。 來源：快科技

說起來，SSD和機械硬碟，提升容量的方式有些相似，前者主要靠提高每單元存儲的電位數量和增加堆疊層數，而後者則是靠增大碟片容量和碟片數。 快閃記憶體顆粒的演進我們已經看在眼里，MLC SSD已經基本在消費市場絕跡，目前主要是TLC尤其是QLC打天下。 所謂QLC就是每單元存儲4個電位，而取代它的將是存儲5電位的PLC（penta level cell）。 實際上，鎧俠（原東芝存儲）早在2019年就投入了PLC快閃記憶體技術的研究。鎧俠最近披露表示，PLC之後，還有存儲6電位的HLC（hexa level cell）和存儲8電位的OLC（octa level cell）。 因為要存儲多個電位，就需要不同的電壓狀態，QLC是2的4次方，也就是16個電壓狀態，PLC是32個，相應地，HLC需要多達64種電壓狀態，這對主控將是極大的考驗，畢竟64種電信號不能相互干擾。 盡管難度高，但HLC的存儲密度畢竟比QLC高出50%，對廠商的誘惑還是很大。 目前，鎧俠已經在-196°C的液氮環境中，實現了HLC快閃記憶體1000次PE（可編程擦寫循環）。預計量產後，恐怕會降到100次PE。 當然，大家不用太擔憂，因為HLC時代，存儲容量將非常夸張，堆疊層數也會在600~1000次甚至更多，這意味要寫滿一次SSD，需要的時間並不會比現在的TLC、QLC明顯差很多。 來源：快科技

NAND快閃記憶體已經從SLC、MLC發展到現在的TLC、QLC快閃記憶體為主的局面，由於技術原理不同，TLC、QLC的性能、壽命及可靠性都是在下滑的，未來還會有PLC快閃記憶體，不過它可能是最不受歡迎的快閃記憶體了。 由於PLC快閃記憶體能夠存儲5個電位，容量比QLC快閃記憶體還要再高出25%，所以幾大快閃記憶體廠商都在積極研發PLC快閃記憶體，但是P/E壽命估計會下降到百位數水平，比如500次以內。 從消費者角度來看，大家並不喜歡PLC快閃記憶體，好消息是業界對PLC快閃記憶體的問世時間也變得保守了，西數預計從QLC到PLC快閃記憶體的過程會變慢，至少2025年之前沒戲，也就是說還要再等4年。 西數認為，PLC快閃記憶體硬碟上市很重要一點還得依賴下一代的SSD主控晶片，由於PLC需要更強的糾錯能力，那主控晶片性能也要更強大，現在使用的ARM Cortex-R8內核跟不上了。 ，支持了64位指令集，最多支持8核心，還支持完整的Linux運行，DRAM緩存容量提升到1TB。 然而R82內核的新一代SSD主控要到2023年到2024年才能問世，而且首發主要用於高性能伺服器、數據中心市場，不會很快就搭配PLC快閃記憶體，所以PLC硬碟還得等。 對玩家來說，PLC玩幾年上市倒不是壞事了，一方面廠商可以繼續優化PLC快閃記憶體及主控的能力，另一方面大家也不用這麼急著就為PLC快閃記憶體糾結了。 來源：快科技

2020年10月，英特爾宣布以90億美元的價格，將旗下NAND快閃記憶體業務出售給SK海力士，震驚業界。 但事實上，與其說是出售，不如說換個方式獨立運營，英特爾並未放棄對於NAND快閃記憶體的投入，仍然持續推進相關產品和技術，去年12月就全球首發了144層堆疊的QLC，以及多款相關產品，涉及消費級、數據中心。 根據規劃，英特爾將在未來幾年內，逐步將NAND快閃記憶體、SSD固態盤的設計、製造、運營轉移到SK海力士旗下，其推動NAND技術創新和對全球客戶的承諾不會改變。 當然，英特爾NAND快閃記憶體不會面面俱到，主要還是關注數據中心領域，兼顧消費級客戶端。 為了讓大家更深入地了解英特爾NAND快閃記憶體技術優勢，堅定對其前景的信心，英特爾近日也特別分享了一些深度資料。 這張「金字塔」結構圖大家應該都很熟悉了，代表著英特爾對於存儲體系的理解，從塔尖到塔底，容量越來越大，延遲越來越高，相鄰級別的容量、性能差都在10倍左右，適合不同冷熱等級的存儲需求。 其中，NAND SSD固態存儲，位於傳統機械硬碟、磁帶冷存儲之上，傲騰SSD之下，是一種高效率的存儲方式。 順帶一提，英特爾傲騰業務並沒有出售。 作為快閃記憶體技術的領導者，英特爾在快閃記憶體技術研發上已有30多年的歷史，尤其是近幾年在QLC上持續發力，是全球第一家出貨數據中心、消費級QLC PCIe SSD的企業。 20世紀80年代中期，英特爾就開始進軍NOR快閃記憶體，最初的製造工藝還是1.5微米，2005年開始轉入應用更廣泛的NAND快閃記憶體，製造工藝起步於65nm，2D時代如今已達1xnm級別，SLC、MLC、TLC、QLC一路走下來，堆疊層數也從32層一直到了144層。 QLC之後就是PLC，每個單元可以保存5個比特的數據，共有多達32種狀態，如何保持數據穩定性、持久性面臨更大的挑戰。在這方面英特爾一直是非常積極的，極為看好其前景，但何時量產應用還沒有明確的時間表。 英特爾3D NAND技術與產品是為高密度、高可靠性而設計的，其中高密度來自不斷增加的3D堆疊層數和陣列下CMOS(CuA)結構設計，高可靠性來自於浮柵單元設計。 先說高密度。英特爾快閃記憶體一直走浮動柵極+陣列下CMOS結構的路線，相比於友商的替換柵極結構，或者說電荷擷取快閃記憶體結構(CTF)，擁有更緊密、對稱的堆棧層，沒有額外單元開銷。 從對比結構圖可以看到，英特爾浮動柵極的Cell單元是均衡的，基本保持一致，更加緊湊，同時單元尺寸也更小，可以堆疊更多層數，而替換柵極會浪費一些空間，影響Cell單元的堆疊效率、密度。 陣列下CMOS，顧名思義就是將CMOS和周邊控制電路放在Cell單元陣列的下方，同樣有利於提高空間利用效率，當然堆疊層數增多之後，CMOS、Cell之間的聯系控制難度也會有所提高。 兩項設計結合，英特爾3D NAND的面存儲密度可以高出最多10％，繼而提高製造效率，每塊晶圓可以切割出更多容量，成本也能得到更好控制。 再說高可靠性。英特爾3D NAND快閃記憶體採用了成熟的垂直浮動柵極單元技術。不同的Cell單元之間是分離的，通過浮動柵極技術存儲電子路徑，好處就是單元與單元的干擾很小，對於漏電、數據保持也更有優勢。 每個單元的電子數量，相比2015年的2D MLC NAND增加了6倍左右，從而大大提高控制力，而龐大的電子數量可以更好地防禦漏電，減輕長時間後的數據丟失問題。 同時，英特爾利用離散電荷存儲節點，具備良好的編程/擦除閾值電壓窗口，可以有效保障存儲單元之間穩定的電荷隔離，以及完整的數據保留。 另外，英特爾幾十年來對於電子物理學有著深厚的研究和積累，已經非常熟練地掌握隧道氧化層工藝。 英特爾強調，半導體工藝中，最復雜的一環其實是刻蝕，因為對著快閃記憶體單元堆疊層數的增加、電子數量的增加，多層刻蝕就像挖一口深井，必須確保垂直下去，所有單元的一致性相當高，否則會造成不同單元性能差別明顯，整體快閃記憶體的密度、可靠性也就不復存在。 打個比方，這種操作就像是在艾菲爾鐵塔上扔下一顆實心球，落地後的偏差程度必須保持在厘米級，目前只有極少幾家可以做到。 SLC、MLC、TLC、QLC等快閃記憶體類型大家都很熟悉了，分別對應一個單元1個、2個、3個、4個比特，會分別形成2種、4種、8種、16種狀態，呈指數級增長。 這種變化會影響一個非常關鍵的指標，那就是讀取窗口，而隨著快閃記憶體單元比特、狀態的增加，讀取窗口越來越小，導致讀取准確性難度加大，一不小心就會分不清到底是1還是0，結果就反應在可靠性上。 看右側，在數據保留性能方面，對比FG浮動柵極、CTF電荷捕獲兩種結構，前者優勢更加明顯，從開始狀態到使用5年之後，電荷損失程度都更小，甚至是5年之後的電荷保留程度，都堪比CTF的最初狀態。 接下來的PLC快閃記憶體，每個單元要存儲5個比特，對應多達32狀態，讀取窗口進一步收窄，因此電荷損失的控制力度就更加至關重要，這也是英特爾快閃記憶體架構的優勢所在。 當然，時至今日很多人依然對QLC有很大的偏見，認為其壽命、可靠性過差，根本不堪大用。這個問題需要理性看待，就像當年大家都瞧不起TLC，現在則成了絕對主流。 由於天然屬性的緣故，QLC的壽命、可靠性指標確實是不如TLC，但這並不意味著它一無是處。 事實上，QLC並非要徹底取代TLC，至少短期內不是，它更適合讀取密集型應用，適合大區塊數據、順序數據操作，比如AI人工智慧、HPC高性能計算、雲存儲、大數據等等。 而在寫入密集型、讀寫混合型工作負載中，TLC自然是更佳選擇，二者是一種相輔相成的關系。 另一方面，QLC快閃記憶體的存儲密度、容量更大，可以大大節省存儲空間，比如使用英特爾QLC快閃記憶體、30.72TB最大容量的D5-P5316 SSD，在1U伺服器內就可以輕松做到1PB的總容量，而如果使用傳統16TB硬碟，則需要三個2U機架空間。 在全力推進QLC的同時，英特爾也會持續堅持TLC，第三季度就會發布新的144層堆疊TLC SSD，企業級的D3-S4520、D3-S4620。 總的來說，英特爾雖然將NAND快閃記憶體業務賣給了SK海力士，但這只是交易層面的，不會影響技術、產品層面。 未來，新公司承諾將持續在NAND快閃記憶體業務上大力投入，保持領先地位，其快閃記憶體產品的用戶、客戶也不必有任何憂慮。這一點，從近半年來不斷分享快閃記憶體技術、持續發布快閃記憶體產品，也可見一斑。 基於英特爾30多年來在快閃記憶體上的投入和積累，同時聯合SK海力士高超的快閃記憶體技術實力，強強聯合的前景也更值得期待。 至於快閃記憶體類型之爭，其實也可以更淡然一些。SLC早已成為江湖傳說，MLC只偏安在工業等特殊領域存在，TLC是當下絕對的主流，QLC的地位會越來越高，PLC也是呼之欲出。 結構屬性決定了快閃記憶體類型演化的同時，可靠性、壽命會有相對削弱，但一方面容量越來越大、單位成本越來越低，這是必然的方向，另一方面輔以各種架構、技術優化，別說滿足日常消費級需求，用在數據中心里也不是什麼事(當然也要看具體的工作負載，非要讓QLC大規模隨機寫入自然是強人所難)。 來源：快科技