3D-NAND, 3D XPoint – o que está por detrás da nova geração Flash?
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Patrick Twele Gestor de Vendas de produtos Armazenamento
Em 1989 foi apresentado, pela primeira vez com a memória flash NAND, uma tecnologia que é, até hoje, a base de todas as memórias flash correntes. Desde então, esta base tem vindo a ser desenvolvida em muitos aspetos, tendo mantido contudo o princípio inicial: células individuais, dispostas de forma planar, armazenam informações sob a forma de tensão. O que, inicialmente, ainda era bastante caro e pouco fiável, e ainda apresentava uma capacidade reduzida, acabou por se impor até hoje em todos os segmentos de mercado, ou ainda o fará no futuro. Este sucesso baseia-se na redução de custos através da diminuição das estruturas. Também a utilização de mais informações armazenáveis por célula graças a diferentes níveis de tensão, assim como a adição de funções de software cada vez mais recentes, contribuíram para tal.
robótica
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Especial Impressão 3D
Armazenar mais de forma mais rápida.
No que respeita às diminuições de estruturas, alcançou-se com as atuais estruturas mínimas um limite físico com o qual o fabricante já tem dificuldades em lidar: a frequência de erros na leitura dos dados aumenta, diminuindo simultaneamente a endurance e a retenção de dados. Assim, já não é possível obter mais nada com este método. Para poder continuar a crescer, os fabricantes necessitam de mais capacidades com custos mais reduzidos. O que falta então é uma tecnologia totalmente nova ou, pelo menos, um princípio inovador da ideia NAND original.
3D-NAND COMO SUBSTITUTO DAS MEMÓRIAS FLASH PLANARES USADAS ATÉ AGORA A ideia de que uma memória 3D é simplesmente constituída por grelhas NAND planares empilhadas é difícil de associar à realidade. Fabricantes como a Intel/Micron, Toshiba/SanDisk, Hynix e Samsung demoram vários anos até desenvolverem um chip flash que esteja pronto para ser produzido em série. O resultado atual destes investimentos são duas tecnologias diferentes existentes no mercado. A Intel/Micron utiliza para os seus chips 3D-NAND uma floating gate
para o armazenamento dos eletrões, ou seja, o mesmo princípio dos 2D-NAND planares usados até agora. Os restantes fabricantes apostam numa memória charge-trapping, designada pela Samsung de 3D V-NAND. A floating gate utilizada pela Intel/ Micron armazena as cargas numa porta eletricamente isolada entre o canal e a porta de controlo. No caso da memória charge-trapping, as cargas são retidas em “armadilhas” (inglês, trapping center), uma camada de nitreto de silício, que está separada do canal por uma fina camada de óxido de túnel. As vantagens ou desvantagens que poderão resultar para a aplicação industrial, decorrentes das diferentes tecnologias, só poderão ser estimadas quando os produtos estiverem disponíveis no mercado. Prevê-se que isso só venha a acontecer no 1.º trimestre de 2018. As memórias 3D-NAND com floating gate apresentadas até agora, também já utilizam as tecnologias de armazenamento TLC e MLC conhecidas das memórias planares. Contudo, em oposição a estas, obtêm-se aqui melhores valores de endurance. Provavelmente, as memórias charge-trapping irão ter aqui ainda melhores resultados, mas há que aguardar. O 3D-NAND da Micron com 32 camadas utiliza aqui a tecnologia de floating gate. A menor capacidade indicada desta série é de 32 GB com MLC e 48 GB com TLC, mas para muitas aplicações no âmbito industrial não são necessárias capacidades com esta dimensão - uma mudança para esta tecnologia é cara e, por isso, pouco vantajosa. Outro fator ao observar esta solução de memória evidencia o Write-Amplification-Factor (WAF), que reflete a relação entre o tamanho do ficheiro a escrever e a quantidade de ficheiros escritos na memória. Um papel importante neste tipo de cálculo é atribuído ao tamanho do bloco interno dos chips flash. Chips planares são fabricados com blocos com