NAND flash-hukommelse er den teknologi, der bruges til at gemme data i alle flash-hukommelsesprodukter, såsom SSD'er. Mange moderne NAND-flash-produkter annonceres som 3D NAND-flash eller V-NAND. Denne type hukommelse stabler hukommelsescellerne lodret i flash-chippen, men hvad betyder det, og hvorfor er det bedre?
Tip: 3D NAND flash er et andet koncept end MLC, TLC og QLC. 3D NAND refererer til strukturen af fysisk stabling af hukommelsesceller lodret og vandret. MLC, eller Multi-Level celle, sammen med Triple- og Quad-Level celler refererer til antallet af bits af data, som en enkelt celle kan gemme, hvilket øger antallet af forskellige energiniveauer.
Hvad er NAND flash?
NAND-flash er en type flashhukommelse baseret på den logiske NAND-gate. En NAND-port er kun falsk, hvis alle dens input er sande, hvor NAND står for "Not AND".
Flash-hukommelse er bygget på et relativt simpelt princip. Der er to strømkabler, en kilde og et afløb. Mellem dem er en flydende port og en kontrolport, alle placeret på et underlag af silicium. NAND flash forbinder en række celler efter hinanden i serie, men følger samme princip. For at indstille NAND-cellen til en binær 1, påføres en elektrisk strøm til den flydende gate, hvor den fanges af siliciumoxid-isoleringen. For at aflade cellen, påføres der mere forandring, indtil den når en tærskel, hvor den kan hoppe til afløbet.
En NAND-celle aflæses ved at påføre en elektrisk ladning til kontrolporten. Tilstedeværelsen af en elektrisk ladning i den flydende gate øger mængden af spænding, der skal påføres kontrolporten for at få den til at lede. Hvis der kun kræves en lille mængde spænding for at lede elektricitet gennem kontrolporten, så er hukommelsesværdien 0, hvis der kræves mere spænding, er hukommelsesværdien 1.
Forøgelse af hukommelseskapacitet
Historisk er kapaciteten af flash-hukommelse blevet øget ved at udvikle nye måder at formindske størrelsen af komponenter og placere dem tættere sammen. Dette giver dig i det væsentlige mulighed for at pakke flashceller tættere sammen. Desværre er der en grænse for, hvor små disse hukommelsesceller kan laves før det elektriske ladning, der bruges til at betjene dem, er i stand til at hoppe fra en celle til en anden og gengive det hele ubrugelig.
For at komme uden om dette blev formen på siliciumsubstratet, som hukommelsescellerne er placeret på, ændret. Ved at lave substratet til cylindriske former, som hver kan have flere hukommelsesceller, og derefter placerer disse cylindre lodret ved siden af hinanden, kan overfladearealet for hukommelsesceller være massivt steget. Med et øget overfladeareal kan flere hukommelsesceller placeres i samme volumen, hvilket giver mulighed for betydeligt øget hukommelseskapacitet for en NAND-flashchip af samme størrelse.
Hvorfor er 3D NAND bedre?
3D NAND har ikke kun en højere hukommelsestæthed, men den produktionsmetode, der kræves for at skabe strukturen, er faktisk nemmere at skabe end med det traditionelle NAND-layout. Det betyder, at 3D NAND både har en større kapacitet og en reduceret omkostning.
Oven i dette er 3D NAND-hukommelsen også dobbelt så hurtig ved både læse- og skrivehastigheder end traditionel NAND-flash. Den har også op til ti gange længere levetid og bruger cirka halvdelen af strøm.