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X-NAND: Startup promet une capacité QLC avec des performances SLC

La société NEO Semiconductor a révélé des détails sur le soi-disant X-NAND lors du Flash Memory Summit 2020. Avec une densité de stockage de flash QLC, la nouvelle architecture flash NAND devrait offrir des performances comparables à celles d’un flash SLC plus rapide.

Flash NAND: la densité de stockage augmente, les performances diminuent

Afin d’accueillir de plus en plus de bits par puce, c’est-à-dire d’augmenter la densité de stockage et de réduire davantage les coûts associés par bit, le nombre de bits stockés par cellule de mémoire est continuellement augmenté dans la mémoire flash NAND. De SLC (1 bit) à MLC (2 bits) et TLC (3 bits), QLC avec 4 bits par cellule est maintenant atteint, les plans pour la cellule à penta niveau (PLC) avec 5 bits ont déjà été formulés. Mais de plus en plus de bits signifient que de plus en plus de niveaux de tension différents sont présents dans la cellule et doivent être différenciés. Avec QLC, il y a déjà 16 de ces niveaux, avec PLC ce serait 32. Entre autres, cela augmente les exigences en matière de mesures de correction d’erreurs, la durabilité diminue et le processus de stockage de plus en plus complexe réduit les performances.

Plus de bits par cellule réduisent les coûts et les performances
Perte de performance supérieure à la réduction des coûts
Perte de performance supérieure à la réduction des coûts
Problème avec le cache SLC avec QLC-NAND
Problème avec le cache SLC avec QLC-NAND

Dans le cas des SSD avec flash TLC ou QLC, un cache dit pseudo-SLC est donc généralement utilisé: les données sont temporairement stockées en mode SLC afin d’assurer temporairement des transferts rapides. Mais pour une sauvegarde permanente, les données (par exemple dans les phases d’inactivité) doivent être écrites en mode TLC ou QLC normal, ce qui prend beaucoup plus de temps. Au plus tard, les SSD QLC n’atteignent des taux de transfert au niveau du disque dur qu’après le cache SLC. QLC Flash ne convient donc guère aux applications à charge continue, sans de telles phases de repos.

X-NAND promet une densité de stockage élevée et des performances élevées

Avec le X-NAND, NEO Semiconductor de Californie veut combiner les faibles coûts de QLC avec les hautes performances du flash SLC. La promesse n’est pas moins de trois fois la vitesse de lecture / écriture aléatoire, la lecture séquentielle devrait être accélérée d’un facteur 14 et l’écriture séquentielle d’un facteur 27. La production supplémentaire devrait également être disponible gratuitement, car la production ne devrait pas être plus chère qu’auparavant. Le X-NAND dans la version QLC devrait même fonctionner un peu plus vite que le SLC-NAND conventionnel, non pas en termes de latences, mais en termes de débit séquentiel. Avec encore plus de performances (mais une densité de stockage plus faible), X-NAND serait également possible en tant que variante TLC, MLC ou SLC, selon les développeurs.

Prévisions de performances (QLC vs X-NAND QLC)
Prévisions de performances (QLC vs X-NAND QLC)
X-NAND c.  NAND - prédiction des performances
X-NAND c. NAND – prédiction des performances
La formule de prédiction des performances (QLC vs X-NAND QLC)
La formule de prédiction des performances (QLC vs X-NAND QLC)

Selon la description, la clé de l’architecture de X-NAND réside dans un parallélisme accru au niveau de la puce (die). NAND Flash est déjà divisé en plusieurs zones de mémoire (plans) sur une puce afin d’augmenter les performances grâce à des accès plus parallèles. Cependant, cela signifie toujours une augmentation de la taille de la puce, car plus il y a de plans, plus il faut de connexions entre les lignes de bit associées et les tampons de page. Au lieu d’affecter un tampon de page à chaque ligne de bit, l’architecture X-NAND prévoit qu’un tampon de page peut lire / écrire plusieurs lignes de bit en même temps. Le nombre de tampons de page par plan est ainsi réduit, ce qui économise de l’espace sur la puce.

Ainsi, par exemple, une conception à 16 plans avec X-NAND est très compacte et comporte des lignes de bits courtes pour une transmission rapide des données. Une conception théorique à 16 plans avec une architecture NAND conventionnelle, en revanche, serait presque trois fois plus grande et donc coûteuse. Le concept X-NAND est également envisageable en ce qui concerne les puces moins chères avec moins d’avions, mais les performances doivent toujours être supérieures à celles d’une architecture conventionnelle. Le X-NAND est écrit en parallèle en mode SLC et QLC (programme), ce qui signifie que les performances sont constamment élevées, tandis qu’avec le flash QLC précédent, les performances après le cache SLC diminuent d’environ un dixième.

X-NAND pour des puces 3D rapides
X-NAND pour des puces 3D rapides
Fiabilité X-NAND
Fiabilité X-NAND
Consommation électrique X-NAND
Consommation électrique X-NAND

Les prévisions ne sont rien sans preuves pratiques

Cependant, ce sont encore de purs pronostics, car une puce X-NAND fonctionnelle n’a pas encore été présentée. NEO Semiconductor recherche désormais des partenaires de développement. Des échantillons de puces peuvent être produits rapidement par un fabricant NAND car seule la conception change, pas le processus de fabrication.

Au moins, elle a déjà attiré l’attention de l’industrie, car NEO Semiconductor a été reconnue comme la startup de mémoire flash la plus innovante pour son X-NAND lors des «Best of Show Awards» au Flash Memory Summit 2020.

  • X-NAND utilise la méthode NAND conventionnelle
  • Aucune modification de la structure des cellules / tableaux
  • Aucun changement de processus / technologie
  • Aucun coût de fabrication supplémentaire
  • Pas de temps de développement de processus long

NEO Semiconductor

  • X-NAND est une solution de conception pure
  • X-NAND peut être implémenté dans les processus NAND existants
  • Les échantillons peuvent être fabriqués rapidement par les fabricants NAND
  • Nous recherchons des partenaires de développement

NEO Semiconductor

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Robin Vigneron

Par Robin Vigneron

Robin est un passionné de nouvelles technologies et il n'hésites pas à creuser le web pour vous trouver les meilleurs bons plans et astuce High-Tech !

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