Эволюция флеш-памяти с точки зрения плотности хранения информации подразумевает, что чем больше зарядов (бит) хранятся в ячейке, тем ниже эксплуатационный ресурс такой памяти. Китайская компания YMTC не согласна с этим и утверждает, что её микросхемы 3D NAND типа QLC по своей долговечности способны превосходить ячейки памяти типа TLC.

Источник изображения: YMTC

Память QLC в одной ячейке способна хранить четыре бита информации, а TLC — только три, и исторически считалось, что последняя выигрывает с точки зрения своей долговечности по количеству циклов перезаписи. По информации ресурса ITHome, на которую ссылается Tom’s Hardware, компания YMTC заявляет для своих 128-слойных микросхем X3-6070 типа 3D QLC NAND ресурс в 4000 циклов перезаписи. Это как минимум сопоставимо с ресурсом микросхем TLC, достигаемым за счёт оптимизации на уровне контроллеров и применяемых при производстве памяти материалов.

Изначально было принято считать, что память типа QLC способна переносить от 100 до 1000 циклов перезаписи, но и здесь усилия крупных производителей привели к тому, что этот показатель заметно увеличился. YMTC сочла нужным акцентировать внимание на своих достижениях в этой области, хотя очевидно, что они не столь уж уникальны. Память YMTC данной серии уступает конкурирующим решениям по количеству слоёв, поскольку соперники предлагают 176-слойные и более продвинутые микросхемы QLC.

В составе твердотельного накопителя PC41Q потребительского класса YMTC использует 128-слойную память QLC серии X3-6070, предлагая скорости передачи информации до 5000 Мбайт/с и способность хранить информацию при температуре 30 градусов Цельсия на протяжении не менее чем одного года. Время наработки на отказ составит 2 млн часов. Данные показатели отстают от показателей современных SSD на памяти TLC. Тем не менее, компания YMTC даже готова использовать микросхемы QLC в твердотельных накопителях корпоративного класса, где важна надёжность и долговечность.

Обновлено: стоит отметить, что память TLC демонстрировала ресурс в 3000 циклов перезаписи ещё в 2018 году, а к настоящему моменту производители смогли добиться от неё значительно более высокой выносливости, вплоть до 10 тыс. циклов перезаписи.

Western Digital представила твердотельные накопители PC SN5000S на базе чипов флеш-памяти QLC, которые демонстрируют более высокую производительность по показателям скорости чтения и записи, чем предшественники на базе заведомо более скоростной памяти TLC.

Источник изображений: Western Digital

PC SN5000S — новейшая серия потребительских твердотельных накопителей объёмом до 2 Тбайт, выпускающихся компанией в полноразмерном формате M.2 2280 и компактном формате M.2 2230. Серия пришла на замену накопителям PC SN740, предлагающимся в тех же объёмах и разъёмах.

Модель Western Digital PC SN5000S объёмом 2 Тбайт с памятью QLC по скорости записи до 16,5 %, а по скорости чтения до 15,5 % быстрее по сравнению с моделью SN740 того же объёма, но с памятью TLC. Модель SN740 объёмом 1 Тбайт по-прежнему чуть быстрее по записи, чем SN5000S, но по скорости чтения отстаёт от новинки на 14,3 %. Преимуществом накопителя SN5000S объёмом 2 Тбайт над предшественником также является на 100 TBW (терабайт перезаписанной информации) более высокий запас ресурса работы. Однако ресурс нового SSD объёмом 1 Тбайт на 100 TBW ниже (300 TBW против 400 TBW у SN740 того же объёма). Недостатком новой серии SSD также можно считать чуть более высокий показатель энергопотребления.

Источник изображения: Tom's Hardware

Как правило, накопители на базе флеш-памяти NAND QLC отстают от SSD на базе других типов флеш-памяти. Объясняется это тем, что память QLC хранит четыре бита информации в одной ячейке, что сказывается на итоговой производительности не в лучшую сторону. Напомним, что флеш-память SLC хранит один бит информации на ячейку, MLC-память — два бита информации, а TLC — три бита. Чем меньше битов хранится в ячейке, тем она быстрее и долговечнее. Хотя возможность хранения большего количества битов на ячейку увеличивает плотность памяти, необходимость чтения и записи большего количества битов приводит к снижению производительности и в целом повышает износ памяти NAND.

Для улучшения производительности накопителей на базе памяти QLC и других многоразрядных типов памяти NAND существует несколько способов. Пожалуй, самым очевидным является использование кеш-памяти SLC в составе накопителя. Хотя QLC, как уже говорилось выше, хранит четыре бита информации в ячейке, накопителю при наличии кеш-памяти SLC необязательно заполнять все четыре бита информации при записи. SSD будут работать гораздо лучше, если обозначить часть ячеек памяти в качестве псевдо-SLC. Правда, для этого занимаются пустые ячейки, что в конечном итоге сокращает доступный объём самого SSD.

Несмотря на недостатки памяти QLC и других многоразрядных типов флеш-памяти NAND некоторые производители, например, Samsung, заинтересованы в дальнейшем развитии этой технологии. Так как обычным потребителям не всегда нужна лучшая производительность и надёжность, а при выборе SSD предпочтение чаще отдаётся исходя из цены и объёма накопителя, модели SSD на базе памяти QLC обычно являются наиболее экономичным выбором покупателя. В свою очередь, накопители на памяти SLC с низкой плотностью лучше подходят для серверов, где высокая производительность и надёжность оказываются гораздо полезнее.

Компания Micron представила на выставке MWC 2024 самые компактные микросхемы флеш-памяти стандарта UFS 4.0, предназначенные для смартфонов, планшетов и других мобильных устройств. Размеры упаковки чипа составляет всего 9 × 13 мм. Они будут выпускаться в объёмах до 1 Тбайт и предложат скорости последовательного чтения и записи до 4300 и 4000 Мбайт/с соответственно.

Источник изображений: Micron

Новые микросхемы памяти Micron UFS 4.0 построены на базе 232-слойных чипов 3D TLC NAND. Сокращение размеров микросхем компания объясняет потребностью производителей смартфонов и других мобильных устройств в оснащении своих продуктов более крупными батареями. Новые микросхемы памяти стандарта UFS 4.0 от компании Micron являются результатом совместных усилий специалистов компании из лабораторий в США, Китае и Южной Корее.

Площадь новых микросхем сократилась на 20 % по сравнению с чипами UFS производителя, выпущенных в июне прошлого года. Компания заявляет, что сокращение размера микросхем также привело к снижению их энергопотребления, но без потери в общей производительности. В новых чипах памяти Micron используется новая проприетарная технология HPM (High-Performance Mode), которая оптимизирует производительность памяти при интенсивном использовании смартфона и повышает её скорость работы на 25 %.

Micron сообщила, что уже начала поставки образцов памяти UFS 4.0 OEM-производителям устройств. Компания предлагает микросхемы ёмкостью 256 и 512 Гбайт, а также объёмом 1 Тбайт.

В 2022 году мировой рынок твердотельных накопителей смог выправить динамику спроса и предложения, баланс которых нарушил дефицит чипов 2021 года. Однако поставки продукции по итогам всего прошлого года все равно показали спад: 114 млн единиц, что на 10,7 % меньше, чем годом ранее.

Источник изображения: trendforce.com

В тройку лидеров по объёмам поставок SSD в 2022 году вошли Kingston, ADATA и Lexar. При этом Kingston и ADATA сохранили позиции и продемонстрировали увеличение долей рынка в сравнении с 2021 годом, а Lexar показала активный рост в преддверии выхода на биржу. Kimtigo нарастила своё присутствие в промышленном сегменте и OEM, увеличив объёмы поставок и доли рынка; Netac также смогла не лишиться достигнутого и получила ряд госзаказов, что помогло ей сохранить долю рынка и место в рейтинге. Заметные изменения отметились в нижней части рейтинга. PNY вернула себе место в десятке, выдержав спад рынка благодаря развитию международных каналов продаж. Teclast сохранила долю рынка на уровне 2021 года, благодаря чему поднялась на восьмую позицию. GIGABYTE удержала долю рынка и место в рейтинге за счёт игровой продукции, а Transcend сохранила за собой десятую позицию за счёт промышленного сегмента.

В 2022 году на пять крупнейших поставщиков SSD пришлись почти 60 % рынка, и это положение вещей обещает сохраниться. Несмотря на проблемы рынка, пять крупнейших брендов SSD увеличили совокупную долю рынка с 53 % до 59 %. В 2023 году мировая экономика всё ещё находится в тяжёлом положении, но производителям удаётся снижать нагрузку на высокие запасы за счёт регулирования объёмов закупок. Производителям чипов NAND удалось переломить ситуацию, сократив производство, а крупнейшие производители готовой продукции с крупномасштабными каналами продаж смогли изыскать ресурсы для преодоления кризиса — по версии TrendForce, в ближайшие годы они продолжат показывать рост. Рост демонстрируют и китайские производители контроллеров, которые не только массово поставляют продукцию под PCIe 4.0, но и активно продвигаются в направлении PCIe 5.0. Как ожидается, их сотрудничество с производителями накопителей будет процветать. Наиболее активной здесь является Longsys, которая в активном противостоянии негативному рынку вышла на международную арену.

Источник изображения: reddit.com

Мировой рынок чипов NAND сейчас демонстрирует явные признаки выхода из кризиса: только за прошлую неделю спотовые цены на пластины с чипами памяти 3D NAND TLC выросли на 12,7 % или на 63,3 % по сравнению с июньскими минимумом. Средняя цена на кристалл объёмом 512 Гбит (64 Гбайт) достигла $2,304 — в конце июня она была $1,411. Таким цена микросхем увеличилась с $22 до $36 за 1 Тбайт.

Бренд Crucial компании Micron представил внешние твердотельные накопители Crucial X9 Pro и Crucial X10 Pro. От ранее выпущенных моделей X6 и X8 новинки отличаются использованием чипов флеш-памяти TLC NAND, а не QLC NAND. Хотя последние и характеризуются более низкой стоимостью, память TLC NAND является более долговечной.

Источник изображений: Crucial

Модели накопителей Crucial X9 Pro и Crucial X10 Pro будут выпускаться в объёмах на 1, 2 и 4 Тбайт. К сожалению, производитель не сообщает подробные характеристики новинок. Неизвестно, каким количеством слоёв обладает применяемая в них флеш-память TLC NAND, а также имеют ли накопители кеш-память DRAM или нет.

В то же время компания отмечает, что модели Crucial X10 Pro оснащаются разъёмом USB 3.2 Gen2x2 (20 Гбит/с) и обеспечивают скорость последовательного чтения до 2100 Мбайт/с, а скорость последовательной записи — до 2000 Мбайт/с. В свою очередь модели Crucial X9 Pro получили разъём USB 3.2 Gen2 (10 Гбит/с) и обладают скоростью последовательного чтения и записи до 1050 Мбайт/с.

Все накопители поддерживают 256-битную систему шифрования AES, совместимы с операционными системами Windows, Mac, Android, Linux планшетами iPad, ПК, а также игровыми приставками Microsoft Xbox Series X/S и Sony PlayStation 5. Кроме того, они собраны в металлическом корпусе с защитой от воды, пыли, песка (класс защиты IP55), а также падения с высоты до 2 метров. На накопители предоставляется пятилетняя гарантия производителя.

Размеры Crucial X10 Pro и Crucial X9 Pro равны 65 × 50 мм. Вес первых составляет 42 грамма, а вторых — 38 граммов.

Новинки уже поступили в продажу и доступны, например, на сайте производителя. Цены на модели Crucial X9 Pro объёмом 1, 2 и 4 Тбайт составляют $80 ($90 без скидки), $130 ($160 без скидки) и $240 ($290 без скидки). Модели Crucial X10 Pro того же объёма оценили в $120 ($130 без скидки), $170 ($210 без скидки) и $290 ($340 без скидки).

SK hynix доложила о запуске в мае массового производства 238-слойной памяти 4D NAND, на основе которой будут выпускаться твердотельные накопители нового поколения с более высокими скоростью и ёмкостью. Новые чипы обеспечивают передачу данных в 2400 МТ/с, закладывая основу для высокопроизводительных SSD с интерфейсом PCIe 5.0 x4 и скоростью последовательного чтения/записи 12 Гбайт/с и выше.

Источник изображения: skhynix.com

Скорость интерфейса в 2400 МТ/с является, пожалуй, ключевым показателем для 238-слойных чипов TLC NAND от SK hynix — это на 50 % быстрее интерфейса чипов предыдущего поколения, которые при 1600 МТ/с едва ли могут раскрыть потенциал PCIe 5.0 x4. На 34 % повышается экономическая эффективность компонентов в сравнении со 176-слойными аналогами: если принять, что производителю удалось обеспечить сравнимые показатели выхода годной продукции, то с 238-слойными чипами TLC NAND стоимость гигабайта снизится на те же 34 %. Помимо сокращения физических размеров готовых устройств, энергопотребление памяти нового поколения при чтении уменьшается на 21 %.

Предложенное производителем маркетинговое обозначение новых чипов как 4D NAND на самом деле означает, что в них используются технология ячейки с ловушкой заряда (Charge Trap Flash — CTF) и запатентованная производителем компоновка с переносом логики под массив ячеек (Peripheral Under Cells — PUC). Готовые продукты на 238-слойных чипах NAND дебютируют на рынке как накопители для смартфонов, после чего начнут использоваться и в других устройствах. В SK hynix добавили, что на доходы компании продукты нового поколения начнут оказывать влияние уже во второй половине года.

Компания Micron объявила о начале поставок 232-слойных чипов флеш-памяти 3D NAND TLC, обладающих самой высокой плотностью на рынке — объём одного кристалла может достигать 1 Тбит. Помимо значительно выросшей плотности новые 232-слойные чипы флеш-памяти 3D NAND TLC предлагают до двух раз более высокую скорость записи и до 75 % более высокую скорость чтения по сравнению с микросхемами предыдущего поколения.

Источник изображений: Micron

Как показано на изображении ниже, возросшая плотность позволила Micron сократить объём упаковки 232-слойного чипа флеш-памяти 3D NAND TLC на 28 % по сравнению с микросхемами предыдущего поколения. Это может оказаться полезным при производстве, например, тех же смартфонов и карт памяти microSD.

В одной упаковке размером 11,5 × 13,5 мм можно объединить до шестнадцати 232-слойных кристаллов флеш-памяти 3D NAND TLC, получив таким образом чип объёмом 2 Тбайт, который будет в три раза меньше американской почтовой марки. При наиболее плотной компоновке на 1 мм² можно записать до 14,6 Гбит информации, что на 30–100 % больше, чем у поставляющихся на рынок конкурирующих продуктов. По словам Micron, в одном таком чипе можно сохранить 340 часов видео в формате 4K.

Предложения Micron и конкурентов. Источник изображения: Tom's Hardware

Как и прежде, Micron использует в новых чипах флеш-памяти свою технологию CMOS under array (CuA), но теперь уже шестого поколения, для повышения плотности за счёт размещения CMOS под массивом ячеек. Компания также применяет конструкцию флэш-памяти с двойным стеком. Это означает, что каждый готовый кристалл состоит из двух 116-слойных кристаллов, соединённых между собой с помощью процесса, который называется последовательной укладкой. Производитель также ссылается на использование новых материалов и процессов для создания отверстий в кристалле с высокой плотностью расположения, что также сказалось на общей плотности микросхем.

Впечатляющая производительность новых флеш-чипов памяти Micron обеспечена новой шестиплоскостной архитектурой, которая впервые применяется для памяти 3D NAND TLC. Плоскость — это область кристалла флеш-памяти, которая независимо отвечает на запросы ввода-вывода, подобно тому, как каждое ядро CPU может выполнять операции параллельно. Чем больше количество плоскостей, тем больше производительность.

В предыдущем поколении флеш-памяти Micron использовалась четырёхплоскостная архитектура. Переход на шестиплоскостную позволил на 50 % (до 2,4 Гбайт/с) увеличить скорость передачи данных по интерфейсу ONFI 5.0, тем самым в целом увеличив пропускную способность кристалла памяти. По словам Micron, на уровне упаковки чипа флеш-памяти это привело к двухкратному повышению производительности в операциях записи и на 75 % увеличило скорость чтения по сравнению с предыдущим поколением, в котором были представлены 176-слойные микросхемы. Правда, это только в теории. На практике всё гораздо сложнее. Ведь это не значит, что в скором времени на рынке появятся твердотельные накопители, вдвое быстрее ныне существующих. Проблема в том, что на производительность SSD также влияют и другие факторы, такие как контроллер памяти и интерфейс. Однако прогресс компании Micron может стимулировать других производителей поднапрячься и разработать компоненты, которые смогут угнаться за новой флеш-памятью американской компании.

По словам Micron, добавление дополнительных плоскостей также положительно сказывается на качестве передачи данных и задержках при операциях записи и чтения, однако производитель пока не публикует более детальные данные на этот счёт. Логика новых 232-слойных чипов флеш-памяти Micron 3D NAND TLC поддерживает новый интерфейс NV-LPPDR4 с пониженным энергопотреблением — затраты энергии на бит уменьшены до 30 % по сравнению с интерфейсом предыдущего поколения. Другими словами, новые чипы обладают более высокой энергоэффективностью. Однако компания опять же не делится какими-то конкретными деталями и примерами.

О надёжности новых флеш-чипов памяти Micron тоже ничего не сообщает. Однако можно ожидать, что новые 232-слойные микросхемы по этому показателю будут соответствовать чипам флеш-памяти предыдущего поколения. Напомним, что показатель надёжности рассчитывается в циклах Program/Erase (P/E) (программирование/стирание). Например, предыдущее поколение памяти TLC от Micron в потребительских накопителях обычно рассчитано на 1–3 тыс. циклов P/E и на 5–10 тыс. циклов для SSD корпоративного класса. На конечный показатель также влияет тип применяемых алгоритмов коррекции ошибок (ECC). Однако от 232-слойных микросхем памяти TLC можно ожидать примерно такого же уровня надёжности.

Компания отмечает, что уже начала поставки новых 232-слойных чипов флеш-памяти 3D NAND TLC OEM-производителям, а также новых твердотельных накопителей Crucial на их основе (модели не уточняются). Micron лишь недавно запустила производство новых микросхем и в течение всего оставшегося 2022 года будет увеличивать объёмы их выпуска.