La mémoire flash à la croisée des chemins

Pour les fabricants de mémoire flash, il se peut que ce soit maintenant le meilleur et le pire des temps. D'une part, non seulement nous utilisons de plus en plus de mémoire flash dans nos téléphones, tablettes et de plus en plus dans nos ordinateurs portables, mais la mémoire flash fait désormais partie intégrante de la plupart des systèmes de grands centres de données, du stockage aux serveurs d'entreprise. Dans le même temps, la technologie qui a permis à la mémoire flash de devenir si omniprésente et de baisser son prix aussi rapidement au cours des dernières années semble toucher à sa fin.

Les deux tendances ont été exposées au sommet annuel de la mémoire flash, la semaine dernière.

Peut-être la grande nouvelle est-elle la façon dont la technologie flash intégrée se fait dans les systèmes de l'entreprise. Pendant longtemps, nous avons vu des disques SSD, dont le format de mémoire est le même que celui des disques durs, mélangés à un nombre beaucoup plus grand de disques durs traditionnels, avec un logiciel fournissant une "hiérarchisation" permettant de placer les données les plus fréquemment utilisées sur les disques SSD les plus rapides. les données moins fréquemment utilisées sur les disques en ralentissement. Nous voyons maintenant différentes approches des appareils Flash uniquement.

Par exemple, Jason Taylor, de Facebook, a expliqué dans une allocution comment la société utilise Flash en tant que cache dans certains systèmes, Flash en tant que stockage principal dans sa base de données et en tant que solution de rechange RAM sur certains serveurs d'index. Il a expliqué que si vous avez besoin de deux jours de nouvelles, elles proviennent de serveurs entièrement RAM. si vous avez besoin de deux semaines d'informations, elles proviennent du flash.

De nombreuses sociétés proposent des solutions de remplacement aux disques SSD classiques, notamment plusieurs acteurs bien connus tels que Fusion-io et XtremIO, acquis par EMC. IBM a récemment annoncé un serveur 100% Flash appelé FlashAhead, basé sur la technologie de Texas Memory Systems.

Au salon, il y avait plusieurs approches intéressantes. Par exemple, Skyera est en train de créer un tableau 100% Flash basé sur le flash MLC, qui contient généralement deux bits de données dans chaque cellule. Il est donc moins coûteux, mais pas tout à fait aussi robuste que le flash à niveau unique ou SLC utilisé. dans de nombreux SSD d'entreprise. À l'aide de son propre contrôleur, la société a mis au point un boîtier 1U appelé skyEagle, qui peut contenir jusqu'à 500 To et créer 5 millions d'IOps (opérations entrée-sortie par seconde) pour 1, 99 USD par Go formaté, un prix raisonnable pour les baies de stockage d'entreprise.

Tout le monde montrait des disques SSD à de nouveaux et meilleurs prix. Samsung, qui prétend être le plus gros vendeur de disques SSD, a lancé une nouvelle gamme destinée au grand public, baptisée 840 EVO, qui passe à une mémoire TLC (cellule à trois niveaux) de 19 nm et est désormais livrée avec 1 Go de mémoire cache DRAM. Il est disponible dans une variété de tailles, y compris une version de 250 Go avec un prix de catalogue de 189, 99 $ et une version de 1 To avec un prix de liste de 649, 99 $. Cela représente beaucoup d’argent pour le stockage grand public, mais il est bien inférieur à 1 $ / Go, ce qui est assez impressionnant.

Certaines entreprises ont innové sur le problème. Micron a montré comment le contrôleur d'un disque SSD pouvait être utilisé pour accélérer les recherches dans MySQL, procurant deux fois les performances d'un disque SSD standard.

En parlant de disques SSD, la vitesse des disques SSD d’entreprise s’améliore, les interfaces passant de 6 Gbps à 12 Gbps. Et tandis que les systèmes d’entreprise recherchent de plus en plus des solutions telles que les cartes PCIe remplies de stockage flash, les disques SSD grand public sont de plus en plus petits. De nombreuses entreprises, dont Intel, parlent du nouveau facteur de forme m.2, beaucoup plus petit que le disque dur classique de 2, 5 pouces. lecteurs de disque ou même mSATA.

Les fournisseurs de disques durs font tous l'acquisition de sociétés possédant une expertise du flash et qui l'utilisent pour créer à la fois des disques SSD et des disques hybrides, c'est-à-dire comprenant des supports magnétiques à la fois flash et spin. Western Digital a acquis le fabricant de logiciels SSD VeloBit et est en train d’acquérir STEC, tandis que Seagate détient des participations dans DensBits, fabricant de contrôleurs, et Virident, qui fabrique le stockage PCIe basé sur Flash. Le troisième fabricant de disques durs restant, Toshiba, est l’un des plus grands fabricants de stockage flash.

Sur le plan de la technologie, tout n’était pas aussi rose. Il est clair que la technologie de base utilisée par l'industrie pour créer de la mémoire flash, connue sous le nom de "porte flottante NAND", semble atteindre sa limite, la plupart des fabricants ayant du mal à créer des versions opérationnelles de moins de 16 nm à 19 nm. Nous avons entendu dire que la NAND à porte flottante atteignait ses limites auparavant, mais maintenant, la fabrication dans des géométries plus petites semble devenir très difficile, en raison notamment des retards dans les équipements de lithographie extra ultraviolets (EUV).

L’alternative la plus courante ici est la "NAND verticale" où Samsung a beaucoup retenu l’attention avec la sortie de ce qui devrait être le premier produit commercial, son flash 3D "V-NAND". Au lieu du NAND plan commun avec une porte flottante pour piéger les électrons dans la cellule mémoire, celui-ci utilise plusieurs couches de cellules mémoire, chacune utilisant un film fin appelé piège de charge pour stocker les électrons. La conception, les matériaux et la structure sont tous très différents.

Le premier produit V-NAND de Samsung, qui est déjà en production, consistera en une puce à 24 couches qui stocke 128 Gbits, l'entreprise souhaitant l'augmenter à 1 To pour 2017. L'un des gros avantages ici est qu'elle utilise une lithographie standard (supérieur à 30 nm, bien que Samsung n’ait pas spécifié de taille spécifique), il n’a donc pas besoin d’outils EUV. Avec le temps, la densité devrait croître en augmentant le nombre de couches, au lieu de simplement réduire la taille de la cellule par lithographie.

Samsung a présenté le premier disque SSD V-NAND, un disque SATA 6 Gbps de 2, 5 pouces disponible en capacités de 480 Go et 960 Go, qui devrait être 20% plus rapide et 50% moins puissant que les SSD actuels.

Les autres fabricants de flash ne semblent pas loin derrière. Toshiba et SanDisk, qui travaillent ensemble sur la production flash, affirment que Toshiba a effectivement inventé la NAND verticale, mais est convaincu que, pour le moment, ses solutions "1Y" à deux et trois bits de la prochaine génération auront plus de sens pour le marché. Micron et Intel, qui sont également partenaires dans la mémoire flash, affirment tous les deux avoir l’expertise nécessaire pour réaliser la NAND en 3D, mais se concentrent pour l’instant sur une mémoire flash planaire 16 nm plus traditionnelle, car elle est plus rentable. Mais Micron a déclaré qu'il travaillait sur une puce de 256 Go basée sur la NAND 3D. SK Hynix a parlé de son flash NAND MLC 16 nm, mais montrait également une plaquette NAND 3D sur son stand. La société a également annoncé qu'une puce de 128 Go serait en production d'ici la fin de l'année et qu'elle augmenterait en volume l'année prochaine.

La plupart des observateurs pensent que la quantité de NAND vertical sera relativement faible pour les deux prochaines années, le flash planaire traditionnel continuant de dominer le marché, mais ce NAND vertical deviendra une part beaucoup plus importante du marché de la mémoire non volatile entre 2016 et 2018. Mais d’ici là, d’autres solutions de rechange pour la mémoire devraient être commercialisées.