کیوکسیا و سندیسک هفته گذشته اعلام کردند که نمونه‌برداری از جدیدترین حافظه 3D NAND خود را با 332 لایه فعال آغاز کرده‌اند. این حافظه ترکیبی از بالاترین چگالی سطحی و عملکرد در صنعت را ارائه می‌دهد. نسل دهم جدید BiCS 3D TLC NAND برای کاربردهای مراکز داده حساس به چگالی و عملکرد طراحی شده و وعده می‌دهد که از نظر چگالی ذخیره‌سازی، از جدیدترین حافظه 3D NAND کلاس V10 سامسونگ پیشی بگیرد.

برخلاف نسل‌های قبلی، نسل دهم BiCS (BiCS10) به طور خاص برای ذخیره‌سازی در سطح مراکز داده هدف‌گذاری شده است، جایی که چگالی بیت و عملکرد از هزینه اهمیت بیشتری دارند. در واقع، این نوع جدید حافظه دارای معماری 332 لایه فعال، چگالی بیش از 29 گیگابیت بر میلی‌متر مربع (Gb/mm²) و نرخ انتقال داده 4800 مگاترنسفر بر ثانیه (MT/s) است تا عملکرد فوق‌العاده‌ای را برای درایوهای حالت جامد مراکز داده با رابط‌های PCIe 5.0 و 6.0 فراهم کند. کیوکسیا و سندیسک قصد دارند BiCS9 NAND را به طور خاص برای کاربردهای مشتریان (client applications) ارائه دهند.

هنگامی که معمولاً حافظه 3D NAND را توصیف می‌کنیم، معمولاً به تمام کاربردهای ممکن آن اشاره می‌کنیم، که شامل SSDهای مصرف‌کننده رده بالا و درایوهای مراکز داده می‌شود. ما به یک دلیل بسیار خاص، کاربردهای مصرف‌کننده را برای BiCS10 ذکر نکردیم: کیوکسیا این نسل را برای دستگاه‌های مشتریان (client devices) قرار نمی‌دهد و تنها درایوهای مخصوص مراکز داده را هدف قرار می‌دهد. اینکه آیا باید انتظار BiCS10 را در یک SSD با عملکرد بالا در نزدیکی خود داشته باشید یا خیر، احتمالاً با توجه به شرایط فعلی بازار، به عرضه و تقاضا بستگی دارد.

در حالی که حافظه 3D NAND 332 لایه BiCS10 چگالی بیت را تا 59 درصد افزایش داده و به بیش از 29 گیگابیت بر میلی‌متر مربع می‌رساند، همچنین وعده می‌دهد که بهبودهای قابل توجهی در عملکرد و کارایی، به ویژه برای کاربردهای سازمانی، ارائه دهد. کیوکسیا ادعا می‌کند که تأخیر خواندن (read latency) حدود 4 میکروثانیه (حدود 10%) کاهش می‌یابد، در حالی که مصرف انرژی خواندن 25% کاهش می‌یابد، از تقریباً 100 میلی‌ژول بر گیگابایت به حدود 75 میلی‌ژول بر گیگابایت.

به گفته کیوکسیا، این بهبودها ناشی از یک طرح خواندن بازطراحی شده است که نحوه رفتار خطوط کلمه انتخاب نشده (unselected word lines) را در طول عملیات خواندن متوالی تغییر می‌دهد. در یک پشته NAND 332 لایه، بخش قابل توجهی از تأخیر خواندن و مصرف برق با شارژ مکرر خطوط کلمه طولانی از زمین (VSS) به ولتاژ خواندن (VREAD) مرتبط است.

به طور معمول، حافظه NAND پس از هر بار خواندن، خطوط کلمه خود را به زمین (VSS) تخلیه می‌کند، که یک رویکرد عمومی است و بدون توجه به عملیات بعدی کار می‌کند. با این حال، نیازی به تخلیه در تمام اوقات نیست. بنابراین، در طول عملیات خواندن پیوسته، خطوط کلمه در مورد BiCS10 به طور کامل تخلیه نمی‌شوند. در عوض، آنها به یک ولتاژ میانی کاهش یافته و سپس برای خواندن بعدی دوباره به VREAD افزایش می‌یابند، که برای کاربردهای با حجم خواندن بالا (اکثر کاربردهای ابری) بسیار منطقی است.

پس از خواندن اولیه، مدار ولتاژ خط کلمه را تنها به یک سطح میانی کاهش می‌دهد، به جای اینکه آن را به طور کامل به VSS تخلیه کند. قبل از دسترسی بعدی، ولتاژ از آن سطح میانی به VREAD بازگردانده می‌شود، نه از زمین. از آنجایی که نوسان ولتاژ به طور قابل توجهی کمتر است، خطوط کلمه سریع‌تر شارژ می‌شوند و جریان کمتری نیاز دارند، که هم تأخیر خواندن و هم بهره‌وری انرژی را بهبود می‌بخشد. این رویکرد به ویژه برای پشته‌های 3D NAND بسیار بلند مفید است، جایی که خطوط کلمه طولانی، تأخیرهای شارژ و اتلاف توان را در طول بارهای کاری خواندن متوالی پایدار، تشدید می‌کنند.

جالب است بدانید که کیوکسیا و سندیسک قصد دارند محصولات 3D NAND BiCS9 و BiCS10 خود را در سایت‌های تولیدی مختلفی تولید کنند. جدیدترین تاسیسات Fab 2 در کیتاکامی، استان ایواته، تولید حافظه پرچمدار 332 لایه BiCS10 را بر عهده خواهد داشت، در حالی که مجتمع قدیمی یوکایچی در استان میه، به تولید نسل 218 لایه BiCS9 ادامه خواهد داد.

این تقسیم تولید بسیار منطقی است. Fab 2 مجهز به پیشرفته‌ترین ابزارهای تولید کیوکسیا است، بنابراین برای تولید NAND با بالاترین چگالی از کیوکسیا و سندیسک مناسب‌تر است. در همین حال، کارخانه‌های بالغ یوکایچی برای تولید BiCS9 با تمرکز بر مشتریان مناسب هستند. این تاسیسات تولیدی تا حد زیادی مستهلک شده است، که شرکت را قادر می‌سازد NAND اصلی را با هزینه کمتر تولید کند و جدیدترین ظرفیت خود را در کیتاکامی برای محصولات پیشرفته رزرو کند.