Công nghệ 3D NAND là gì?

Các bộ nhớ flash làm việc như thế nào?

Bộ nhớ flash - loại bộ nhớ trong thẻ SD, ổ đĩa cứng trạng thái rắn và điện thoại thông minh của bạn - hoạt động bằng cách có một loạt các bóng bán dẫn cổng nổi, được gán giá trị tính phí là "bật" và "tắt" (1 và 0). Các khối bộ nhớ này sau đó được sắp xếp theo bố cục hai chiều, cạnh nhau. Khi công nghệ đã được cải thiện, nó đã có thể phù hợp với nhiều khối bộ nhớ hơn vào một lần chết duy nhất, dẫn đến bộ nhớ flash dung lượng cao hơn.

Định luật Via Moore, lý tưởng điều này có nghĩa là cứ hai năm một lần, số lượng bóng bán dẫn sẽ tăng gấp đôi, cho phép mật độ lưu trữ tăng lên.

Khối bộ nhớ đơn cấp (SLC) với mỗi khối chỉ lưu được 1 bit, bù lại là cho phép thực thi ghi đọc với tốc độ nhanh hơn và cũng bền hơn. Trong khi khối bộ nhớ đa cấp (MLC) cho phép lưu nhiều bit hơn trên mỗi khối, có thể lên tới 3 bit trên mỗi khối bộ nhớ.

MLC giúp tăng đáng kể dung lượng của bộ nhớ, tuy nhiên lại giảm đi tốc độ đọc ghi và kém bền hơn nhiều so với SLC. Nhưng dù là SLC hay MLC thì các bộ khối bộ nhớ trên bộ nhớ flash chỉ được đặt trên một lớp mặt phẳng.

Vì sao chúng ta cần công nghệ chip nhớ mới?

Vấn đề ở đây là khi chúng ta càng cố gắng nhét thêm nhiều khối bộ nhớ vào trong thiết bị thì càng nảy sinh ra nhiều vấn đề về độ bền và hiệu năng.

Tiến trình sản xuất bóng bán dẫn ngày càng được nâng cấp, hiện tại đã có thể sản xuất bóng bán dẫn cho chip nhớ trên quy trình 13nm và có thể nhỏ hơn nữa, nhưng điều này lại khiến cho những nhà sản xuất gặp nhiều khó khăn hơn và số sản phẩm lỗi cũng gia tăng khá nhiều.

Công nghệ 3D NAND dùng làm gì?

3D NAND, như tên gọi của nó, giúp tăng thêm nhiều lớp bóng bán dẫn để lưu dữ liệu. Bằng cách thêm vào nhiều lớp bóng bán dẫn, có thể lên tới 120 hoặc 144 lớp, chúng ta có thể có gia tăng mật độ và dung lượng bộ nhớ lên đáng kể.

Bên cạnh đó còn giúp gia tăng khoảng trống giữa các khối bộ nhớ trên mỗi lớp, giúp tránh phải các vấn đề về vật lí và hiệu năng bộ nhớ.

Trên mỗi lớp bóng bán dẫn, các khối bộ nhớ cũng có thể sắp xếp theo dạng đơn cấp hoặc đa cấp như trên bộ nhờ flash, qua đó có thể tăng dung lượng lên mức cực khủng nếu muốn.

Intel và Micron, 2 công ty tham gia vào nghiên cứu 3D NAND, hi vọng một ngày nào đó có thể sản xuất được ổ cứng SSD kích thước như thanh kẹo cao su có thể lưu 3,5 TB dữ liệu hay ổ cứng SSD 2,5 inch cho laptop có thể lưu tới 10 TB dữ liệu.

Nhược điểm của 3D NAND là để tạo ra dây chuyền sản xuất chip nhớ có nhiều lớp là rất khó, đòi hỏi nhiều kĩ thuật tiên tiến để sắp xếp và đặt các lớp lên với nhau một cách hoàn chỉnh. Điều này có thể khiến giá của mỗi chip nhớ 3D NAND trong giai đoạn đầu tăng cao, có thể gấp 3 - 4 lần SSD.

Khi nào có thể mua chip nhớ 3D NAND?

3D NAND được công bố đầu tiên vào hơn một năm trước. Tin tốt là những ổ cứng 3D NAND đầu tiên sẽ được ra mắt trong thời gian sắp tới. Intel sẽ tung ra ổ cứng SSD Serie 600p dùng chip nhớ 3D NAND vào tuần sau, trong khi ADATA’s Ultimate SU800 SSD cũng đã được công bố hồi đầu tuần trước.

Hiện tại chỉ có mới có những phiên bản dung lượng bộ nhớ thông dụng như 128 GB, 256 GB, 512 GB và 1 TB, sẽ chưa có bản 10 TB. Tuy nhiên, tốc độ và hiệu năng cũng như độ bền trên 3D NAND hứa hẹn sẽ tốt hơn gấp nhiều lần trên bộ nhớ SSD dùng công nghệ NAND cũ.

Các nhà sản xuất cũng sẽ sớm tung ra các phiên bản bộ nhớ lớn 3 TB và 5 TB vào tương lai gần. Còn các phiên bản dung lượng lớn hơn như 10 TB hay 100 TB có lẽ cũng không còn xa nữa.