Wat is 3D NAND-geheugen en opslag?

Flash-opslag (zoals SSD's) is tegenwoordig een ware rage voor pc's. En hoewel het proces niet zo snel gaat als we zouden hopen, wordt die opslag steeds goedkoper en dichter, en stijgt hij in waarde naar conventionele draaiende schijf-harde schijven. De grootste sprong voorwaarts sinds laat is 3D NAND-flits, ook bekend als verticaal NAND of "V-NAND." Wat betekent dit voor u? In termen van de leek, goedkoper en snellere opslag en geheugen. Laten we, in niet-leektermen, eens kijken.

Opbouwen, niet uit

Stel je een stukje flash-opslag voor als een flatgebouw: veel gecompartimenteerde gebieden waarin mensen in- of uitstappen, variërende hoeveelheden tijd doorbrengen in (een "1" -status voor een enkel gegevenstype, in deze metafoor) of ("0" -status) van hun huizen. Nu, de meest waardevolle bron die je hebt als je een nieuw flatgebouw bouwt, is het onroerend goed waar je het op wilt bouwen. Door het negeren van alledaagse obstakels zoals techniek en budget, is het uw doel om zoveel mogelijk mensen in een bepaald gebied te plaatsen.

Honderd jaar geleden zou het voor de hand liggende antwoord op dit probleem zijn om appartementen zo klein mogelijk te verdelen aan de binnenkant van uw gebouw, waardoor het aantal mensen dat u in een enkel verhaal kunt passen wordt gemaximaliseerd. Nu met de komst van stalen gebouwen en snelle, veilige liften, kunnen we bouwen omhoog tot de limiet van onze nieuwe materialen. We kunnen zoveel verhalen aan het gebouw toevoegen als we fysiek kunnen beheren, waardoor tien, twintig of vijftig keer zoveel mensen kunnen leven op hetzelfde aantal land dat eerder zo beperkt was.

Dus het is met 2D en 3D NAND. Omdat we het over bits en niet over mensen hebben, hebben bedrijven er al hard voor gewerkt om zoveel mogelijk gegevens in de X- en Y-vlakken van halfgeleidercomponenten te proppen, en nu bouwen ze verticaal omhoog vanaf de printplaat. Er zijn natuurlijk nog steeds fysieke beperkingen: een RAM-DIMM van vijf centimeter dik is niet echt nuttig, ook al kun je daarin tien terabytes aan gegevens passen. Maar nieuwe technieken in chip- en geheugenproductie maken microscopisch kleine lagen van de NAND-architectuur mogelijk, net zoals een hoog flatgebouw. Deze layering- en fabricagetechnieken maken verticaal geheugen dat dichter, sneller en efficiënter is qua inch-voor-inch dan oudere hardware.

Meer bits voor je bok

Met deze nieuwe gelaagde stijl van geheugenproductie kunnen meer en meer gegevens in dezelfde hoeveelheid fysieke ruimte worden gepropt. Niet alleen dat, maar miniaturiseringstechnieken die nog steeds worden toegepast op meer conventionele RAM en flash-opslag, zijn ook "stack", waardoor meer voordelen worden verleend naarmate er meer lagen op een geheugenmodule kunnen worden geplaatst. En omdat de fysieke ruimte voor al dit materiaal steeds kleiner en kleiner wordt, nemen ook de latentie, het stroomverbruik en de lees- en schrijfsnelheid in een sneller tempo af. Vooruitgangen zoals kanaalopeningen zorgen voor een nog snellere gegevensoverdracht op en neer de lagen van halfgeleiders, een soort van kleine liften in onze originele metafoor voor appartementsgebouwen.

De verticale NAND-techniek profiteert van alle sectoren van de markt voor flash-opslag, maar voorspelbaar is dat industriële belangen het beste rendement opleveren. Ongelooflijk complexe fabricageprocessen zorgen voor super dichte blokken RAM en opslag die te duur zijn voor standaard consumentenelektronica, maar toch een return-on-investment voor datacenters en krachtige werkstations mogelijk maken.

Toch heeft 3D NAND al een weg gevonden naar de consumentenmarkt en zijn de voordelen voor pure dataretentie in solid-state schijven dramatisch. Dat gezegd hebbende, het is niet zo revolutionair als het in eerste instantie lijkt: dankzij een steeds groter wordende vraag naar flash-geheugen bij elektronicafabrikanten, zakelijke dataklanten en reguliere consumenten zoals jij en ik, is er momenteel een wereldwijd tekort aan flash-geheugen op alle niveaus. Dus de kosten zijn nog steeds redelijk hoog.

Nog niet helemaal klaar voor prime time

Tussen de toegenomen vraag van alle markten en de kosten van het voortdurend verbeteren en upgraden van fabricatiecentra om meer geavanceerde componenten te maken, lijken de prijs en beschikbaarheid van zowel standaard PC RAM als SSD-opslag in een meerjarige sleur te liggen. Hoewel nieuwere 3D NAND-chips beschikbaar zijn en ze sneller en efficiënter zijn, zien we niet de prijsdaling en snelle capaciteitsuitbreiding die dergelijke grote stappen alleen zouden suggereren. De droom om je gaming-pc vol te proppen met tientallen terabytes aan supersnel flash-geheugen en goedkoop op te slaan, is nog steeds een eind weg.

Maar het trickle-down effect van nieuwe technieken en technologie is min of meer onvermijdelijk. Er komt een hausse aan flash-geheugen en opslag, naarmate meer en meer leveranciers overschakelen en hun 3D-halfgeleiderproductiemogelijkheden verbeteren. Misschien duurt het nog een paar jaar - en nog een paar dollar - dan we hadden gehoopt.

Bron afbeelding: Flickr / Kent Wang, Flickr / VirtualWolf, Amazon, Intel