หน่วยความจำและพื้นที่จัดเก็บข้อมูล 3D NAND คืออะไร

ปัจจุบันหน่วยความจำแฟลช (เช่น SSD) เป็น "ที่ชื่นชอบ" ของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลจำนวนมาก แม้ว่าการประมวลผลจะไม่เร็วอย่างที่คาดไว้ แต่หน่วยความจำนี้ก็มีราคาถูกลงและมีปริมาณมากขึ้น ซึ่งมีมูลค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับฮาร์ดไดรฟ์แบบหมุนทั่วไป การก้าวกระโดดครั้งใหญ่ที่สุดคือเทคโนโลยีชิปหน่วยความจำ 3D NAND หรือที่รู้จักในชื่อ Vertical NAND หรือ "V-NAND" สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับคุณ? โดยทั่วไปแล้ว หน่วยความจำ 3D NAND จะเร็วกว่าและราคาถูกกว่า หน่วยความจำ 3D NAND คืออะไรในภาษาเฉพาะทาง มาดูกัน.

สร้างความทรงจำในแนวตั้ง

ลองนึกภาพหน่วยความจำแฟลชชิ้นหนึ่งเป็นอาคารอพาร์ตเมนต์ โดยแบ่งออกเป็นโซนที่ผู้คนจำเป็นต้องเข้าหรือออก เวลาเข้า (ในคำเปรียบเทียบนี้ สถานะ "1" ถูกกำหนดให้กับบิตข้อมูล) หรือเอาต์พุต (สถานะ "0") มันแตกต่างออกไป ในตอนนี้ ทรัพยากรที่สำคัญที่สุดหากคุณต้องการสร้างอาคารอพาร์ตเมนต์คือที่ดิน นอกจากข้อจำกัดด้านเทคนิคและงบประมาณแล้ว เป้าหมายของคุณคือนำคนเข้ามาในพื้นที่นั้นให้ได้มากที่สุด

ค

เมื่อ 100 ปีที่แล้ว คำตอบที่ชัดเจนสำหรับปัญหานี้คือการแบ่งอาคารอพาร์ตเมนต์ออกเป็นส่วนที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อเพิ่มจำนวนคนให้พอดีกับแต่ละส่วน ขณะนี้ด้วยการถือกำเนิดของอาคารเหล็กและลิฟต์ที่รวดเร็วและปลอดภัย ผู้สร้างจึงสามารถใช้ประโยชน์จากวัสดุใหม่เหล่านี้ได้อย่างเต็มที่ อาคารถูกสร้างขึ้นให้มีชั้นเพิ่มขึ้นทำให้จำนวนคนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกันเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิมสิบ ยี่สิบ หรือห้าสิบเท่า

2D และ 3D NAND คืออาคารที่เราพูดถึงข้างต้น เป็นเพียงเศษเล็กๆ เท่านั้น ไม่ใช่ผู้คน บริษัทต่างๆ ทำงานอย่างหนักเพื่ออัดข้อมูลให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ลงในระนาบ X และ Y ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และตอนนี้พวกเขากำลังสร้างแผงวงจรในแนวตั้ง อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดเนื่องจาก RAM DIMM ที่มีความหนา 3 นิ้วไม่สามารถใช้งานได้มากเกินไป แม้ว่าคุณจะใส่ข้อมูลได้ถึง 10 เทราไบต์ก็ตาม แต่เทคนิคใหม่ในการผลิตชิปและหน่วยความจำช่วยให้สามารถวางสถาปัตยกรรม NAND ในระดับจุลภาคได้ เช่นเดียวกับอาคารสูง เทคนิคการแบ่งชั้นเหล่านี้ทำให้การจัดเก็บข้อมูลแนวตั้งยากขึ้น เร็วขึ้น และมีประสิทธิภาพมากกว่าฮาร์ดแวร์รุ่นเก่า

เก็บบิตเพิ่มเติม

ด้วยการสร้างหน่วยความจำแบบเลเยอร์รูปแบบใหม่นี้ ข้อมูลจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ จึงสามารถอัดแน่นลงในพื้นที่ทางกายภาพเดียวกันได้ ไม่เพียงเท่านั้น เทคนิคการย่อขนาดเหล่านี้ยังคงนำไปใช้กับ RAM และหน่วยความจำสแต็กแฟลชแบบเดิมๆ ซึ่งให้ประโยชน์มากขึ้นเมื่อวางหลายเลเยอร์ในโมดูลหน่วยความจำ เนื่องจากพื้นที่ทางกายภาพสำหรับหน่วยความจำมีขนาดเล็กลง เวลาแฝงและการใช้พลังงานจึงลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ความเร็วในการอ่านและเขียนเพิ่มขึ้น ความก้าวหน้า เช่น รูช่องสัญญาณช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลขึ้นหรือลงชั้นเซมิคอนดักเตอร์ได้รวดเร็วยิ่งขึ้น เหมือนกับลิฟต์ขนาดเล็กในคำอุปมาของอาคารอพาร์ตเมนต์ยุคแรกๆ

เทคโนโลยี Vertical NAND เป็นประโยชน์ต่อทุกส่วนของตลาดหน่วยความจำแฟลช โดยเฉพาะภาคเทคโนโลยี เนื่องจากกระบวนการผลิตและการผลิตหน่วยความจำหนาพิเศษและบล็อก RAM มีความซับซ้อนมาก ต้นทุนจึงแพงมากและมักไม่ได้ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทั่วไป แต่ศูนย์ข้อมูลและเวิร์กสเตชันกำลังสูงอื่นๆ ยังคงให้ผลกำไรในการใช้งาน .

ถึงกระนั้น เทคโนโลยี 3D NAND ก็มาถึงตลาดผู้บริโภคแล้ว และคุณประโยชน์จากการจัดเก็บข้อมูลเพียงอย่างเดียวในโซลิดสเตตไดรฟ์ก็มีมากมาย อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่การปฏิวัติอย่างที่เห็น เนื่องจากความต้องการหน่วยความจำแฟลชที่เพิ่มขึ้นในหมู่ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ลูกค้าองค์กร และลูกค้าทั่วไป ดังนั้น ความต้องการหน่วยความจำแฟลชจึงเพิ่มขึ้น เพราะต้นทุนยังค่อนข้างสูง

ไม่พร้อมสำหรับความต้องการกระแสหลัก

แม้ว่าความต้องการจากทุกตลาดจะเพิ่มขึ้น ต้นทุนก็เพิ่มขึ้น และศูนย์การผลิตก็อัปเกรดเพื่อสร้างส่วนประกอบขั้นสูงมากขึ้น แต่ราคาและความพร้อมใช้งานของทั้งหน่วยความจำ RAM และพื้นที่จัดเก็บข้อมูล SSD มาตรฐานดูเหมือนจะยังคง "ซบเซา" เป็นเวลาหลายปี แม้ว่าจะมีชิป 3D NAND ใหม่วางจำหน่าย เร็วขึ้น มีประสิทธิภาพมากขึ้น ราคาก็ไม่ลดลง และความจุที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น ความฝันที่จะบรรจุคอมพิวเตอร์สำหรับเล่นเกมของคุณด้วยหน่วยความจำแฟลชราคาถูกและเร็วสุดหลายสิบเทราไบต์นั้นยังห่างไกลออกไป

แต่ “เอฟเฟกต์ออสโมซิส” ของเทคนิคและเทคโนโลยีใหม่ๆ นั้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ หน่วยความจำและที่เก็บข้อมูลแฟลชกำลังมาอย่างรวดเร็ว เนื่องจากผู้จำหน่ายจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ หันมาใช้และปรับปรุงความสามารถในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ 3 มิติ กระบวนการนี้อาจใช้เวลาอีกเพียงไม่กี่ปีและแน่นอนอีกไม่กี่ดอลลาร์ มาดูกัน!