3d nand флэш-память

Технические различия

eMMC способен передавать данные со скоростью 400 Мб/с, почти как у бюджетных SSD. Но на SSD доступно несколько способов передачи информации, в то время как на eMMC только один. Чтение пакетов данных у eMMC происходит гораздо быстрее, чем у HDD, можно сказать, даже с отрывом. Основная причина такому явлению является различное время доступа к этим данным, и чем меньше их значение, тем быстрее происходит доступ.

Ограничивающим фактором для eMMC является максимальная емкость данных, которые достигают 128 ГБ, реже до 256 ГБ, это обусловлено строением самого модуля. eMMC показывает отличный результат при работе с файлами маленького объема. Но его трудно сравнить с SSD и его возможностями хранения до 2 ТБ информации и даже более. К тому же носитель SSD можно легко заменить на новый, как и HDD, в отличии от eMMC, который является встроенным и его даже невозможно улучшить.

Выберите тот, который соответствует потребностям

Выбор SSD или eMMC зависит от целей, которые вы ставите перед компьютером. Если вы ищете простую, функциональную модель, не требующую большой вычислительной мощности, то выбор устройства с eMMC может стать отличным выбором. А те, кому требуется немного больше от своего ноутбука, или кто хочет хранить или передавать большие объемы данных, безусловно, сделают выбор в пользу SSD, даже если он стоит немного дороже.

Типы памяти в SSD-дисках SLC, MLC, TLC и QLC

Попробуйте, ради интереса, спросить у продавцов-консультантов что скрывается за странными словами SLC, MLC, TLC или QLC в обозначении типов памяти SSD дисков и стоит ли вообще на это обращать внимание при покупке диска? И если стоит, то какой тип лучше? А я вот видел ещё красивые надписи V-NAND и 3D NAND и там вроде тоже что-то говорилось о памяти… Для начала разберёмся с самим термином «NAND»

Так называется вообще вся флешах-память, применяемая не только в твердотельных накопителях, но и флешках. NAND — это сокращение от Not AND (логическое «Не-И»). Если не вдаваться в технические подробности, то можно представить эти элементы как маленькие блоки из которых строится флеш-память и в этом все накопители схожи

Для начала разберёмся с самим термином «NAND». Так называется вообще вся флешах-память, применяемая не только в твердотельных накопителях, но и флешках. NAND — это сокращение от Not AND (логическое «Не-И»). Если не вдаваться в технические подробности, то можно представить эти элементы как маленькие блоки из которых строится флеш-память и в этом все накопители схожи.

А вот технологии хранения информации в памяти могут существенно различаться. Вполне логичным кажется, что каждая ячейка должна хранить один бит информации и это у нас флеш-память типа SLC (Single-level Cell).

Накопители, построенные на памяти SLC являются самыми живучими (число циклов перезаписи каждой ячейки может достигать 100 000 раз и выше), но выходят слишком дорогим удовольствием и для домашнего применения их приобретение не оправдано.

Технологии MLC (eMLC), TLC или QLC хранят более одного бита в каждой ячейке памяти, что не лучшим образом сказывается на показателях живучести. Так, MLC (Multi-level Cell) хранит 2 бита информации в ячейке, у TLC (Three Level Cell) будет уже 3 бита, а накопители с памятью QLC (Quad-Level Cell), располагают 4-мя битами в одной ячейке памяти. Иногда можно встретить обозначение 3-bit MLC или MLC-3, но стоит понимать, что на самом деле, так обозначили память TLC.

Стоит понимать, что каждый дополнительный бит существенно снижает количество циклов чтения-записи ячейки памяти и скорость работы SSD. Так, для MLC этот показатель уже около 10 000 циклов, у TLC — 3 000, а QLC всего порядка 1 000. Есть ещё eMLC (Enterprise Multi Level Cell), где число циклов перезаписи увеличено до 30 000.

Что такое V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND

Если с типами памяти всё стало более-менее понятнее, то что за обозначения V-NAND, 3D-NAND или QLC 3D NAND, которые встречаются в описаниях SSD накопителей, особенно известных брендов.

Для удешевления производства и улучшения характеристик производительности и срока службы, ячейки флеш-памяти на чипе стали размещать в несколько слоёв. Эти технологии получили названия V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND. Остальную память, в чипах которой ячейки размещаются в одном слое называют «плоской» (planar).

Интересно, что Samsung предпочитает указывать именно технологию производства V-NAND, а не тип используемой памяти, создав для этих целей собственные линейки EVO и PRO, где применяется TLC и MLC соотвественно. Кроме того, Samsung заявляет что их чипы памяти, произведённые по технологии V-NAND TLC по всем характеристикам уделывают обычные planar MLC.

Устройство SSD

Плату SSD можно условно разделить на 3 основных блока:

1. 3D NAND-память (не путать с NOR Flash). Эта часть используется для хранения данных в энергонезависимых блоках, которые не требуют постоянного питания от электросети.
2. DDR. Небольшое количество энергозависимой памяти, которой нужно питание для сохранения данных. Используется с целью кэширования информации для будущего доступа. Эта опция доступна не на всех накопителях.
3. Контроллер. Выступает в качестве посредника, соединяя 3D NAND-память и компьютер. Контроллер также содержит встроенное программное обеспечение, которое помогает управлять SSD.

NAND-память, в отличие от NOR, построена из множества ячеек, содержащих биты, которые включаются или выключаются за счет электрического заряда. Организация этих отключаемых ячеек представляет данные, хранящиеся на SSD. Количество битов в этих ячейках также определяется разновидностью памяти. Например, в Single Level Cell (SLC) ячейка содержит 1 бит. Накопители NOR обычно используются в сетевых устройствах.

Причина, по которой флешка SLC располагает малым объемом памяти, заключается в ее небольшом физическом размере по сравнению с другими элементами Printed Circuit Board (PCB). Не стоит забывать, что PCB включает контроллер, память DDR и 3D NAND-память, которые нужно как-то разместить внутри системного блока персонального компьютера. Память MLC NAND удваивает количество бит на ячейку, а TLC — утраивает. Это положительно сказывается на объеме памяти. Накопители NOR предоставляют доступ к случайной информации, из-за чего их не используют, как жесткий диск.

Есть определенные причины, по которым производители продолжают выпускать флеш-память с 1 битом на ячейку. Накопители SLC считаются самыми быстрыми и надежными, но они относительно дорогие и обладают ограниченным объемом памяти. Вот почему такое устройство наиболее предпочтительно для компьютеров, которые подвергаются сильным нагрузкам.

Коварство NAND. Магия ЕСС есть, но она не работает. Что делать?

Очень часто нам приходится слышать один и тот же вопрос: «Что делать, если NAND всегда читается с огромным количеством ошибок? Как прочитать без ошибок?»

Проблема может быть успешно преодолена, если вы нам скажете, какой алгоритм ЕСС использует ваше устройство. В этом случае мы сделаем расчет ЕСС по вашему алгоритму и у вас всё будет работать без ошибок при чтении NAND для этого устройства.

Вы не знаете алгоритм? Тогда есть только один способ: толерантность к ошибкам (и этот способ успешно работает).

Просто читаете микросхему. Она будет считана с ошибками. При верификации требуется задать допустимое количество ошибок на страницу микросхемы. (Для всех вновь добавленных микросхем значение по умолчанию уже задано. Если не задано – нужно смотреть документацию или просить нас, чтобы мы внесли данные ЕСС в базу).

Программа будет сверять микросхему и подсчитывать количество ошибок. Если количество ошибок не превысит заданное значение — значит всё в порядке. Ошибка сравнения не будет выдана, вы просто будете проинформированы о количестве «исправимых» ошибок.

Но не все так однозначно.

Вот небольшая задачка:Допустим, микросхема записывается всегда правильно, а все ошибки возникают только при чтении (чаше всего, это именно так). Предположим при каждом чтении каждой страницы всегда возникает ровно 3 ошибки при допустимых для данной микросхемы 4-х ошибках.

Понятно, что пример несколько искусственный, но на нём проще объяснить.

Случай 1:Запись эталона в NAND

Мы записали в микросхему эталонную (точно не содержащую ошибок) прошивку. При верификации получаем 3 ошибки на страницу. Программа предупреждает об исправимых ошибках, но верификация проходит успешно.

Рисунок 1.

Если вы эту микросхему NAND поставите в ваш прибор, он исправно заработает, поскольку встроенный в прибор алгоритм ЕСС обязан(!) исправлять не менее 4-х ошибок на страницу (это паспортные характеристики данной NAND и прибор просто обязан справляться с таким количеством ошибок).

Случай 2:Чтение микросхемы NAND

Мы считали прошивку из исправной микросхемы, стоящей в приборе (напомню, мы получаем по 3 ошибки на страницу). Далее мы еще раз считывали прошивку. Мы опять получили 3 ошибки на страницу.

Рисунок 2.

Но ошибки не возникают в одних и тех же местах! При сравнении результатов 1-го и 2-го считывания может получиться до 6-ти ошибок на страницу. Это превысит допустимые 4 для данной микросхемы, но это вовсе не означает, что микросхема неисправна!

Случай 3:Копирование микросхемы NAND

Мы считали прошивку из исправной микросхемы, стоящей в приборе (получая по 3 ошибки на страницу). Далее записали полученную прошивку в чистую микросхему.

Рисунок 3.

При верификации получим по 3 ошибки на страницу. Это вроде бы меньше 4-х. Но заработает ли прибор? Не факт. Всего ошибок может быть до 6-ти на страницу (3 при считывании образца плюс 3 при работе микросхемы в приборе), но ЕСС прибора исправит только 4.

На самом деле, в реальной жизни, количество ошибок по страницам в микросхемах сильно колеблется. В новых микросхемах количество ошибок не превышает одной-двух, да и то не на каждой странице. Заявленное число ошибок (в нашем примере 4) это уже в сильно изношенной микросхеме. Беда только в том, что в ремонт с формулировкой «слетела прошивка» именно такие приборы и попадают.

Типы NAND флэш-памяти: SLC, MLC и TLC

Исходя из устройства твердотельного жесткого диска (в нем нет вращающихся магнитных дсков, как в HDD, например), видно, что его скорость работы и вообще, сам факт его работы — напрямую зависят от двух параметров: модели контроллера и разновидности чипов NAND памяти. Причем, даже два разных накопителя могут содержать в себе один и тот же контроллер, но, при этом, скорость работы их будет отличаться (все зависит от прошивки). Контроллер условно делит всю память на ячейки, в которые потом будет записываться информация.

И вот тут-то как раз и заключаются фундаментальные отличия различных типов памяти SSD

То есть, не важно — какая модель памяти используется в самом накопителе, контроллер в любом случае должен сначала поделить ее на так называемые ячейки. А вот сколько бит информации помещается в одну ячейку — определяет как раз тип NAND памяти

В настоящее время применяется всего три разновидности: SLC, MLC, TLC (как разновидность MLC).

SLC

SLC (Single Level Cell) — позволяет сохранять в одну ячейку только 1 бит информации — ноль или единица. Это самый дорогой вид NAND-микросхем. Дороговизна определяется сложностью в производстве таких накопителей. Кроме цены, к недостаткам еще можно отнести низкую емкость — порядка 60 Гб, например.

Однако, такой накопитель будет быстрее и надежнее всех других, за счет того, что ячейка будет перезаписываться намного реже, что, как известно, существенно продлевает ресурс самого устройства. До 100 000 раз можно перезаписывать одну ячейку, по уверениям производителей. Кроме того, технология SLC обеспечивает наибольшую скорость чтения/записи информации, и такие накопители самые быстрые.

На данный момент рынок SLC-решений сформирован крайне слабо. До недавнего времени одним из известных таких накопителей был Intel X25-E, который имел емкость всего лишь 64 Гб. Стоил он порядка 20000 рублей — что крайне дорого, ведь за эти же самые деньги можно с легкостью купить SSD диск емкостью около 1 терабайта (1000 Гб), правда — с MLC памятью.

MLC (Multi-Level Cell) — многоуровневая ячейка, позволяет записывать сразу два бита информации, что теоретически снижает ее ресурс ровно вдвое. Однако, по факту ресурс MLC SSD диска еще ниже. Изначально накопители предлагали до 10000 циклов перезаписи, затем этот показатель упал до 5000, а затем стал таким, как указано в таблице.

Тем не менее, на сегодняшний день является самым распространенным типом памяти на рыке твердотельных накопителей. Моделей такого типа просто огромное количество, их емкость уже существенно выше, чем у SLC моделей, и может достигать до 1 Тб и даже выше. Кроме того, цена MLC-накопителей той же емкости будет существенно ниже, чем в случае с SLC. Как видно из таблицы, быстродействие MLC тоже несколько хуже.

Существует еще подвид MLC — eMLC (enterprise MLC), из достоинств: увеличенный срок службы чипов, за счет большего количества возможных циклов записи/перезаписи. Мало кто знает, но у компании Samsung, например, имеется уникальная технология под названием «3D V-NAND», которая позволяет разместить ячейки вертикально, значительно расширяя объем памяти без удорожания производства.

Не то что бы это реклама компании Samsung, но это весомый плюс при выборе в пользу накопителей именно этой марки.

TLC (Triple Level Cell) — угадайте, сколько бит информации может хранить такая TLC-ячейка? Все правильно, целых три. То есть, как вы уже поняли, все эти сокращения говорят нам о плотности хранения информации в NAND-чипах. Получается, самая «экономная» память будет именно TLC. Похожие (TLC) чипы применяются во флешках, где срок службы (количество циклов перезаписи) не является столь важным параметром. Кроме того, технология TLC очень дешева в производстве.

Я бы порекомендовал использовать TLC — как жесткий диск (не путать с HDD диском) для установки на него игр, например. А что, скорость чтения с него будет в разы выше, чем даже у самого быстрого HDD, а стоимость TLC твердотельных накопителей самая низкая из всех, на сегодняшний день (но все равно дороже, чем HDD). А для установки ОС лучше использовать накопитель с MLC, так как она более надежная и долговечная, нежели TLC.

Что такое хранилище eMMC и как оно работает?

Такой чип можно увидеть в основном на платах ноутбуков, переносных картах памяти, флешках и некоторых платах ПК

Хранилище eMMC (встроенная MultiMediaCard) — это форма внутренней памяти, состоящая из контроллера и флэш-памяти NAND, которые расположены в одной интегральной схеме. Чипы памяти eMMC обычно встроены в материнскую плату данного устройства. Контроллеры, размещенные в микросхемах eMMC, имеют возможность помещать данные в хранилище, что согласно SearchStorage, позволяет CPU устройства сохранять свою уже ограниченную скорость и мощность для других вычислительных задач. Кроме того, использование eMMC флэш-памяти NAND также практически не требует питания устройства для хранения данных.

Неудивительно, что тот факт, что микросхемы eMMC могут работать практически без энергии, потребляемой их устройствами, идет рука об руку с тем фактом, что микросхемы eMMC обычно встречаются в ПК и мобильных устройствах, которые имеют ограниченную мощность, производительность и скорость; особенно по сравнению с более дорогими, полнофункциональными ноутбуками. Фактически, вы обычно найдете чипы eMMC в компактных/бюджетных ноутбуках, Chromebook, планшетных ПК, 2-в-1 и даже в смартфонах и планшетах.

«Я все прочитал и ничего не понял. Вы сможете наконец что-то сделать, чтобы NAND читались «нормально»?»

Мы над этим работаем. До сих пор мы не оставляем надежды на создание способа автоматического восстановления алгоритма ЕСС  (хакинга) только на основании анализа прошивки.

Понятно, что для всех случаев его создать никогда не удастся, но если нам удастся восстановить алгоритм ЕСС хотя бы в четверти случаев, мы будем просто счастливы.

Что для этого нужно? Присылайте нам свои считанные прошивки. Присылайте нам как можно больше считанных прошивок. Я знаю, что они для вас представляют ценность, но мы не собираемся их распространять или использовать как-то кроме их анализа на предмет ЕСС и таблиц плохих блоков. Если вы опасаетесь, можно скрывать название системы, в которой прошивка используется.

Всё что нас интересует — это название микросхемы, из которой прошивка считана. Для лучшей защиты своих интересов вы можете прислать прошивку не полностью. Если вы опасаетесь — не присылайте. Это только просьба.

Еще очень желательно знать марку контроллера NAND, используемого в системе или марку центрального процессора, то есть название микросхемы, к которой NAND подключена.

Собрав достаточную базу прошивок, я надеюсь, нам удастся «хакнуть» ЕСС и сильно облегчить вам работу с NAND.

Что лучше: TLC или MLC. Какой SSD лучше

Всего есть 4 вида чипов:

• MLC;
• TLC;
• QLC;

Последний тип является профессиональным, а нам нужно простое решение для домашнего пользования, поэтому мы его трогать не будем. QLC появился на рынке только в этом году и относится к бюджетному сегменту, но у него слишком низкая скорость работы, поэтому о нем мы говорить сегодня тоже не будем.

MLC

Multi Level Sell (многоуровневая ячейка), – 2-уровневый тип памяти, в котором в одной ячейке хранится до двух бит данных. Для того чтобы можно было хранить 2 бита в одной ячейки, пришлось ввести 4-пороговое напряжение, где каждый уровень соответствует определенному количеству битов.

Благодаря четырем ступеням напряжения удалось снизить цену твердотельных накопителей, при этом увеличив количество перезаписей. Из-за увеличения количества порогов данные чипы стали зависимы от качества микросхем, их жизненного ресурса. Ресурс снизился до 10000 циклов. Есть версия eMLC, у которой количество P\E равно 20000-30000. Она предназначена для серверного использования.

Также увеличилось время чтения и записи. Однако это позволило снизить конечную стоимость продукта.

Преимущества:

• относительно небольшая стоимость;
• надежнее TLC.

Недостатки:

• не такая надежная и долговечная, как SLC, eMLC;
• не подходит для использования в промышленности и предпринимательстве.

TLC

Three Level Cell (трехуровневая ячейка), – флэш-память, у которой в каждой ячейки может хранится 3 бита информации, являющаяся продолжением (подвидом) MLC. Рассчитана на 1-3 тысячи циклов перезаписей на 1 ячейку, поэтому не рекомендуется для использования в предпринимательских или промышленных целях.

Удешевление стоимости производства объясняется введением 8-уровнего напряжения. Надежность хранения информации стала еще больше зависеть от качества микросхем, их долговечности и изменения ступеней напряжения в затворе, возникающего из-за физических процессов в кристаллической решетке. Кроме того, производителям пришлось точнее определять уровень напряжения в транзисторе, чтобы данные из ячеек считывались верно.

Преимущества:

• цена;
• подойдет большинству пользователей.

Недостатки:

• не подходит для использования в коммерческих целях;
• жизненный ресурс ячейки меньше, чем у других типов памяти.

Основные отличия

Плотность записи информации у TLC выше, чем у MLC. С точки зрения скорости записи, чтения предпочтительнее вторая версия. Однако по стоимости за 1 GB выигрывает TLC, так как здесь используется удешевленная технология изготовления.

Сохранность информации

Для хранения важных данных лучше использовать память MLC, в остальных же случаях (для хранения музыки, игр, фильмов, сериалов и т. д.) – отлично подойдет TLC.

SSD-накопитель рекомендуется использовать исключительно для хранения часто используемых программ и игр, чтобы лишний раз не занимать память.

Жизненный цикл

Как уже говорилось выше, TLC имеет ресурс, равный 1 тысяче полных перезаписей, или 6 годам использования. Что касается MLC, то у этого типа памяти жизненный цикл составляет 3000, или 8 годам службы.

Производители

Компаний, которые производят чипы для твердотельных накопителей, меньше, чем брендов, выпускающих диски SSD.

В 2021 году производством занимались:

• Intel/Micron;
• Toshiba/SanDisk;
• Hynix;
• Samsung.

Первые два пункта не случайно содержат две компании через слэш – эти бренды наладили совместное производство и маркируют продукцию приблизительно в равных пропорциях.

У этих компаний покупают чипы все бренды, выпускающие SSD, поэтому на разных марках установлены по сути одинаковые запоминающие устройства. Принципиальных различий между марками памяти нет: производятся они по единому технологическому процессу и стоят примерно одинаково.

На цену влияют уже транспортные издержки: купить в 2021 году накопитель с памятью, сделанной в Сингапуре, обойдется дешевле, чем с памятью, сделанной в США, учитывая, что и стоимость чипов и контроллеров также приблизительно одинакова.

Что такое флэш-память NAND?

Под памятью мы понимаем то, что мы также называем энергонезависимой. Оперативная память, следовательно, это память, которая хранится не на диске, а на полупроводниковом устройстве в стиле процессора или RAM. Чтобы лучше объяснить это, флеш-память — это оперативная память, которая не теряет свои данные при выключении системы, поэтому ее также называют NVRAM или энергонезависимой RAM.

Под NAND мы подразумеваем тип логического элемента, отрицательный элемент AND, который пропускает электрические импульсы или сигнал только тогда, когда все выводы имеют низкий уровень сигнала или все равны 0. Таким образом, флэш-память NAND состоит из больших количество дверей этого типа помещено в матрицу.

Флэш-память NAND — не единственный тип логических элементов, используемых для хранения данных в энергонезависимой ОЗУ или флэш-памяти, но он является наиболее широко используемым из-за того, что он является самым дешевым в производстве. Следствием этого является то, что он используется как для всех видов карт памяти, так и для чипов eMMC и NVMe.

Что такое SLC

В противостоянии SLC vs MLC или TLC 3D всегда побеждает первый тип памяти, но он и стоит значительно дороже. Он также располагает большим объемом памяти, но работает медленнее и больше склонен к поломкам. MLC и TLC — это типы памяти, которые рекомендуется применять для обычного повседневного использования компьютера. NOR обычно используется в мобильных телефонах и планшетах. Осознание своих собственных потребностей поможет пользователю выбрать наиболее подходящий из всех SSD-дисков.

Single Level Cell получила свое название благодаря единственному биту, который включается или выключается в зависимости от питания электроэнергией. Преимущество SLC в том, что она наиболее точная при чтении и записи данных, а ее цикл непрерывной работы может быть более продолжительным. Количество допустимых перезаписей составляет 90000-100000.

Эта разновидность памяти хорошо прижилась на рынке, благодаря высокой продолжительности жизни, точности и общей производительности. Такой накопитель редко устанавливается в домашних компьютерах из-за большой стоимости и малого объема памяти. Он больше подходит для промышленного использования и больших нагрузок, связанных с непрерывным чтением и записью информации.

Достоинства SLC:

• долгий срок службы и большее количество циклов зарядки по сравнению с любым другим типом флеш-памяти;
• меньшее количество ошибок чтения и записи;
• может работать в более широком диапазоне температур.

Коварство NAND. Ошибки.

При работе микросхемы NAND возникновение ошибок — это норма. «Как так? Как можно работать с такой микросхемой?!» — скажете вы. Как можно работать с такой памятью? Способы есть, но об этом позже, а сейчас о типичном заблуждении начинающих:

• Пользователь ставит микросхему в программатор.
• Читает её. Читает еще раз.
• Сравнивает. О ужас! Обнаружено более тысячи ошибок!
• Паника!   Микросхема не работает!!!!!   Программатор не работает!!!!! Ничего не работает!!!!!
• Нужно срочно звонить нам (производителю) и требовать ремонта программатора!

Спокойно, дружище, спокойно. Это NAND, она так работает.

Сейчас типичная страница наиболее распространенных NAND равна двум килобайтам плюс дополнительные байты. Очень многие микросхемы при чтении дают до 16-ти одиночных ошибок на одну страницу. И это нормально!!! Берем, например, микросхему на 2 гигабайта. Нехитрое вычисление. Получаем, что при считывании микросхемы может быть до 16 777 216 ошибок!

Еще раз: 16 миллионов! Ошибок в микросхеме! Как с этим жить?! Как может что-то работать вообще? Об этом поговорим чуть позже.

А сейчас поясним понятие «одиночные ошибки».

«Одиночная ошибка» — это не одна единственная ошибка на страницу или микросхему, это ошибка в одном бите. Таких ошибок может быть много, вопреки слову «одиночная». Применительно к памяти такие ошибки правильнее было бы называть однобитными, но термин «одиночный» пришёл из теории передачи данных по линиям связи, где ошибки выявляют и исправляют такими же способами, что и в NAND.

Краткий обзор рынка флэш-памяти

Готовя эту статью, я изучил много рыночной и финансовой аналитики по индустрии полупроводников из открытых и закрытых источников (в т.ч. на корейском языке 🙂 И если с финансовыми показателями компаний все однозначно, то объемы и прогнозы поставок SSD и NAND сильно варьируются в зависимости от источника

Впрочем, тенденции везде одинаковые, поэтому обращайте внимание на них, а не на абсолютные цифры

Спрос на SSD и NAND

Хотя продажи SSD все еще выглядят бледно на фоне HDD, твердотельные диски продолжают поступательное движение, что способствует росту производства флэш-памяти.

Здесь должны быть учтены как потребительские, так и корпоративные диски. Например, объем поставок первых у Micron больше в 2-3 раза (точный расклад компания не раскрывает из коммерческих соображений). Однако эта картина отражает лишь ситуацию на рынке .

В миллионах планшетов и смартфонов используется , и это тоже флэш-память. К экранам и фотокамерам новых смартфонов традиционно приковано больше внимания, но ведь объемы дискового пространства в них тоже растут!

Спрос на флэш-память по типу устройств в календарные годы. Данные IDC, iSupply, HI Investment & Securities, ноябрь 2014 года.

На диаграмме выше «Handset Embedded» — это встроенная в смартфон память. Несмотря на ее небольшой объем в сравнении с твердотельными накопителями для ПК, . Да и небольшой ли он?

Неудивительно, что Apple отъедает 1/6 часть пирога флэш-памяти!

Доля рынка Apple в потреблении флэш-памяти и закупаемый ей объем в млн GB. Данные DRAMeXchange, 2014 год,

Я настойчиво подталкиваю вас к мысли, что технологический прогресс NAND нужно рассматривать в контексте спроса, который в первую очередь диктует мобильный сектор.

Крупнейшие игроки на рынке флэш-памяти

При покупке SSD многие люди ориентируются на брэнд, что в полной мере стараются использовать ОЕМ-сборщики SSD вроде Kingston, Corsair, ADATA и прочих компаний, не имеющих своего производства. С другой стороны, крупнейшие изготовители флэш-памяти могут быть не слишком заинтересованы в продаже дисков конечным пользователям (SK Hynix) или не иметь прочных позиций на рынке потребительских SSD (Toshiba).

Ответ на этот вопрос дают сведения ресурса DRAMeXchange, которые я преобразовал в диаграмму. Годовая выручка рынка NAND около 30 млрд долларов (для справки: столько же продает Nike 🙂

Оказывается, выручка Toshiba сопоставима со всем концерном . Зато бизнес Intel в меньшей степени зависит от флэш-памяти за счет диверсификации, а наработки компании в процессорах способствуют инновациям в NAND. Между тем, почти треть рынка занимает Samsung.

Какую флэш-память выпускают сейчас

За два года техпроцесс шагнул с 25-24nm до 19-16nm. Согласно диаграмме ниже, сейчас 90% поставленной NAND выполнено по техпроцессам 20nm и 1xnm, в чем вы сами можете отчасти убедиться на примерах дисков из этой статьи.

Обратите внимание на ярко-красные вкрапления 3D NAND, ближайшего будущего индустрии флэш-памяти. Рассказ о новой технологии будет ближе к концу статьи, но отныне придется обозначать термином «2D NAND» память предыдущего поколения, чтобы не запутаться

Давайте посмотрим, что нам предлагают в конце 2014 года компании первого уровня под своими брэндами.

1.7. Управление плохими блоками

Разработчики NAND микросхем предлагают использовать следующие схемы управления плохими блоками:

• Пропуск плохих блоков
• Использование запасной области

Также к методам управления плохими блоками иногда относят использование коррекции ошибок (ECC). Необходимо отметить, что использование коррекции одиночных ошибок не избавляет от множественных ошибок и все равно вынуждает использовать одну из приведенных выше схем. Кроме этого, большинство NAND микросхем имеют гарантировано бессбойную область, в которой не появляются плохие блоки. Бессбойная область, как правило, располагается в начале микросхемы.

Указанные методы управления плохими блоками хорошо описаны в технической документации производителей NAND и широко обсуждены в литературе по использованию NAND. Однако коротко напомним их суть:

Пропуск плохих блоков:
Если текущий блок оказался сбойным он пропускается и информация пишется в следующий свободный блок. Эта схема универсальна, проста в реализации, однако несколько проблематична для случаев, когда плохие блоки появляются в процессе эксплуатации. Для полноценной работы этой схемы логический номер блока должен хранится внутри блока (стандарт назначения запасной области от Самсунг, собственно это и предполагает). При работе по этой схеме контроллер должен где-то хранить таблицу соответствия логических номеров блоков их физическим номерам иначе доступ к памяти будет сильно замедлен.

Поэтому логическим развитием является схема использования запасной области:
По этому методу весь объем памяти разбивается на две части: основная и резервная. При появлении сбойного блока в основной памяти он заменяется блоком из запасной памяти, а в таблице переназначения блоков делается соответствующая запись. Таблица переназначения хранится или в гарантировано бессбойном блоке или в нескольких экземплярах. Формат таблицы разный, хранится она в разных местах. Опять таки Самсунг описывает стандарт на формат и расположение таблицы, но ему мало кто следует.