حافظه و فضاي ذخيره سازي NAND سه بعدي چيست

اين روزها كمتر سيستمي را مي‌توان بدون SSD تصور كرد. حافظه‌هاي فلش به مرور زمان و با توجه به رشد فناوري (گرچه اين رشد آن‌قدر كه انتظار داريم سريع نيست) با حجم بيشتري دردسترس قرار گرفته‌اند و ارزان‌تر شده‌اند تا از انديشه متخصصين ارزشي به هاردديسك‌هاي مكانيكي نزديك‌تر شوند. در بين فلش‌هاي NAND، بيشترين پيشرفت را فلش‌هاي NAND سه بعدي (NAND عمودي يا V-NAND نيز ناميده مي‌شوند) دارند. اگر به‌صورت غير تخصصي به قضيه نگاه كنيم، اين امر منجر به توليد حافظه و تجهيزات ذخيره‌سازي ارزان‌تري مي‌شود. ولي براي واكاوي تخصصي اين مسئله، با ما همراه باشيد.

يك قطعه از حافظه‌ي فلش را به‌عنوان يك آپارتمان در انديشه متخصصين بگيريد. خانه‌هاي مجزايي وجود دارند كه مردم داخل آن مي‌شوند يا از آن خارج مي‌شوند و زمان‌هاي متفاوتي در داخل (در اين مثال همانند يك بيت حاوي مقدار ۱ است) و خارج از آن (حالت صفر) سپري مي‌كنند. حال اگر شما در حال ساخت يك آپارتمان جديد باشيد، ارزشمندترين منابع شما، املاك و مستغلاتي هستند كه در حال ساخت آن هستيد. بنابراين بدون در انديشه متخصصين گرفتن محدوديت‌هاي مهندسي و بودجه، هدف شما به حداكثر رساندن تعداد افرادي است كه در اين زمين‌ها ساكن مي‌شوند.

اين همان تفاوتي است كه در NAND-هاي دوبعدي و سه‌بعدي وجود دارد. از‌ آنجايي كه در اين مطلب به‌جاي افراد با بيت‌ها رو‌به‌رو هستيم، شركت‌هاي پيشرو براي به حداكثر رساندن تعداد بيت‌هايي كه در يك سطح دوبعدي X و Y جا مي‌گيرند، تلاش‌هاي زيادي انجام داده‌اند و اكنون در حال ساخت عمودي مدارات هستند. البته محدوديت‌هاي فيزيكي هميشه وجود دارند؛ براي مثال استفاده از يك ماژول رم با ضخامت ۳ اينچ امر غير معقولي است؛ حتي اگر بتوان ترابايت‌ها داده را در آن جاي داد. ولي فناوري‌هاي جديد در ساخت حافظه و چيپ، اجازه مي‌دهند لايه‌هاي ميكروسكوپي و بسيار ريز از معماري NAND را روي هم سوار كنيد (بسيار شبيه به ساخت خانه‌هاي طبقاتي امروزي). روش‌هاي لايه‌بندي و ساخت حافظه‌ي عمودي، تراكم، سرعت و كارايي را در مقايسه با مدل قديمي‌تر بهبود مي‌بخشند.

با استفاده از سبك جديد ساخت حافظه به‌صورت لايه‌اي، داده‌‌ي بسيار بيشتري نسبت به قبل در همان فضاي فيزيكي قبلي جاي مي‌گيرد. علاوه‌‌ بر اين، تكنيك‌هاي كوچك‌سازي به‌صورت پشته‌اي عمل مي‌كنند؛ به اين معني كه مي‌توان لايه‌هاي بيشتري را در يك ماژول حافظه قرار داد. كاهش فاصله‌ي سيم‌بندي‌ها (فناوري ساخت كه با نانومتر بيان مي‌شود) در مدارات، باعث كاهش فضاي فيزيكي، تأخير و توان مصرفي مي‌شود و از سوي ديگر سرعت خواندن و نوشتن را افزايش مي‌دهد. پيشرفت‌هاي صورت گرفته در اين زمينه، مانند Channel Holes، باعث افزايش سرعت انتقال داده‌ بين لايه‌هاي نيمه‌رسانا شده‌اند و اگر مثالي را كه زديم به ياد بياوريد، اين ايده مانند يك آسانسور كوچك بين طبقات آپارتمان عمل مي‌كند.

روش V-NAND در تمامي بخش‌هايي كه تجهيزات ذخيره‌سازي فلش نقشي در آن ايفا مي‌كنند، ريشه دوانده است؛ ولي پيش‌بيني مي‌شود بيشترين نفع را از شاخه‌ي صنعتي داشته باشد. فرايند ساخت فوق‌العاده پيچيده براي ساخت رم و تجهيزات ذخيره‌سازي با ظرفيت بالا، هزينه‌هاي ساخت را بالا مي‌برد؛ به‌طوري‌كه ارزش اين محصولات مناسب يك متخصص معمولي نيست و بازار هدف اين محصولات، ديتاسنترها و ورك‌استيشن‌هاي پرقدرت است.

با اين وجود، NAND سه‌بعدي راه خود را به بازار مصرف‌كنندگان پيدا كرده و مزيت‌هاي پرشماري براي ذخيره‌سازي داده‌ در SSD-ها به نمايش گذاشته است. با توجه به افزايش تقاضاي حافظه‌ي فلش از سوي شركت‌هاي الكترونيكي، شركت‌هاي بزرگ و مشتريان معمولي، حافظه‌ي فلش در تمامي دنيا با كمبود مواجه شده است؛ بنابراين ارزش‌ها هنوز هم نسبتاً بالا هستند.

در پي افزايش نياز بازار در تمامي سطوح و افزايش مداوم هزينه‌هاي ساخت (براي ساخت قطعات پيشرفته‌تر)، انتظار مي‌رود تغيير ارزش و موجودي رم كامپيوتر استاندارد و SSD غيرقابل پيش‌بيني ولي سخت باشد. با اينكه حافظه‌هاي NAND سه‌بعدي، با سرعت بالاتر و كارايي بيشتر، دردسترس هستند؛ ولي روند كاهش ارزش، افزايش سرعت و ظرفيت كمتر از حد انتظار است. رؤياي اينكه سيستم گيمينگ خود را مزين به ترابايت‌ها حافظه‌ي فلش با سرعت بالا كنيد، با روند فعلي، رؤيايي دور از دسترس است.

بااين‌حال، تأثير فناوري‌هاي جديد اجتناب‌ناپذير است. با توجه به اينكه بسياري از تأمين‌كنندگان با تغيير در خط توليد محصولات خود، درصدد افزايش توانايي‌هاي توليد حافظه‌ها و تجهيزات ذخيره‌سازي فلش هستند؛ در سال‌هاي پيش رو، شاهد رونق و رواج بيشتر اين دست از محصولات خواهيم بود. البته اين انتظار ممكن است چند سال بيشتر از رؤياهايمان طول بكشد.