Flash-minne vid en korsning

För tillverkare av flashminne kan nu mycket väl vara de bästa tiderna och de värsta tiderna. Å ena sidan använder vi inte bara mer och mer flashminne i våra telefoner, surfplattor och allt mer i våra bärbara datorer, utan flash har blivit en integrerad del av de flesta stora datacentersystem, från lagring till företagsservrar. Samtidigt verkar tekniken som har gjort att flashminnet kan bli så allestädes närvarande och sjunka i pris så snabbt under de senaste åren närma sig slutet.

Båda trenderna visades vid det årliga toppmötet för Flash Memory förra veckan.

Den stora nyheten är kanske hur integrerad blixt blir i företagssystemen. Under en lång tid har vi sett SSD: er, blinka i samma formfaktor som hårddiskar, blandat med ett mycket större antal traditionella hårddiskar, med mjukvara som ger "tiering" för att lägga de mest använda data på de snabbare SSD: erna och data som används ofta på saktande enheter. Nu ser vi några olika tillvägagångssätt för apparater med bara flash.

Exempelvis förklarade Facebook: s Jason Taylor i en nyckel om hur företaget använder flash som cache i vissa system, flash som primärlagring i sin databas och som ett RAM-alternativ i vissa indexservrar. Han förklarade att om du behöver två dagars nyheter kommer det från alla RAM-servrar; om du behöver två veckors nyheter kommer det från blixt.

Många företag har alternativ till traditionella SSD: er, inklusive flera kända aktörer som Fusion-io och XtremIO, som förvärvades av EMC. IBM tillkännagav nyligen en all-flash-server som kallas FlashAhead, baserad på teknik från Texas Memory Systems.

På utställningen fanns det flera intressanta tillvägagångssätt. Till exempel skapar Skyera en all-flash-grupp baserad på MLC-blixt, som vanligtvis innehåller två bitar data i varje cell, och så är billigare men inte riktigt lika robusta som den enskilda nivån eller SLC-blixt som används i många företag SSD: er. Genom att använda sin egen styrenhet introducerade företaget en 1U-kabin som kallas skyEagle, som rymmer upp till 500 TB och kan skapa 5 miljoner IOps (input-output-operationer per sekund) för $ 1, 99 per GB formaterad, ett rimligt pris för företagets lagringsuppsättningar.

Alla visade SSD på nya och bättre prispunkter. Samsung, som påstår sig vara den största säljaren av SSD: er, introducerade en ny konsumentlinje, känd som 840 EVO, som flyttar till 19 nm TLC (tre nivåers cell) minne och kommer nu med 1 GB DRAM-cache. Detta finns i olika storlekar, inklusive en 250 GB version med ett listpris på $ 189.99 och en 1 TB version med ett listpris på $ 649.99. Det är mycket pengar för konsumentlagring, men det är väl under $ 1 / GB, ett ganska imponerande drag.

Vissa företag hade några innovativa vändningar på problemet. Micron visade hur styrenheten i en SSD skulle kunna utnyttjas för att påskynda sökningar i MySQL och påstod två gånger prestanda för standard SSD: er.

På tal om SSD: er förbättras hastigheten för företagets SSD: er, med gränssnitt som rör sig från 6 Gbps till 12 Gbps. Och medan företagssystem alltmer tittar på lösningar som PCIe-kort fyllda med flash-lagring, blir konsument-SSD: er mindre, med många företag inklusive Intel som talar om den nya m.2-formfaktorn, som är mycket mindre än den traditionella 2, 5-tums hårda hårddiskar eller till och med mSATA.

Hårddiskleverantörerna förvärvar alla företag med flashkompetens och använder det för att skapa både SSD: er och hybridenheter - de som inkluderar både blixt och spinnande magnetiska medier. Western Digital förvärvade SSD-programvarutillverkaren VeloBit och håller på att förvärva STEC, medan Seagate har andelar i DensBits, som skapar kontroller, och Virident, som gör Flash-baserad PCIe-lagring. Den tredje återstående tillverkaren av hårddiskar, Toshiba, är en av de största tillverkarna av flash-lagring.

På teknikfronten var allt inte så rosa. Det är ganska tydligt att den grundläggande tekniken industrin har använt för att göra flashminne, vad som kallas "flytande gate NAND", verkar vara att nå sin gräns, med de flesta av tillverkarna har problem med att skapa fungerande versioner under 16nm till 19nm. Vi har hört att flytande grind NAND har nått sina gränser tidigare, men nu verkar tillverkning vid mindre geometrier bli svårt, särskilt på grund av förseningar i extra ultraviolett (EUV) litografiutrustning.

Det vanligaste alternativet här är "vertical NAND" där Samsung fick mycket uppmärksamhet med utgivandet av vad som borde vara den första kommersiella produkten, dess 3D "V-NAND" -blixten. I stället för den gemensamma plana NAND med en flytande grind för att fånga elektronerna i minnecellen, använder detta flera lager av minneceller, som var och en använder en tunn film som kallas en laddningsfälla för att lagra elektronerna. Design, material och struktur är alla mycket olika.

Samsungs ursprungliga V-NAND-produkt, som redan är i produktion, kommer att vara ett 24-lagers chip som lagrar 128 Gbit, med företaget som syftar till att öka detta till 1 TB chips 2017. En av de stora fördelarna här är att det använder standard litografi (större än 30 nm, även om Samsung inte angav en specifik storlek) så det kräver inte EUV-verktyg. Med tiden bör detta växa i densitet genom att öka antalet lager istället för att bara krympa cellstorleken genom litografi.

Samsung visade den första V-NAND SSD, en 2, 5-tums SATA 6Gbps-enhet tillgänglig i kapacitet på 480 GB och 960 GB, vilket företaget sa att skulle vara 20 procent snabbare och använda 50 procent mindre ström än nuvarande SSD: er.

De andra blixtmakare verkar inte långt efter. Toshiba och SanDisk, som arbetar tillsammans om blixtproduktion, hävdar att Toshiba faktiskt uppfann vertikalt NAND, men är övertygad om att dess nästa generation "1Y" två- och tre-bitars lösningar kommer att vara mer vettigt för marknaden. Micron och Intel, som också samarbetar i flashminne, säger båda att de har expertis att göra 3D NAND, men fokuserar för närvarande på mer traditionell 16nm plan flash, eftersom de säger att det är mer kostnadseffektivt. Men Micron sa att det fungerar på ett 256 GB chip baserat på 3D NAND. SK Hynix talade om sin 16nm MLC NAND-blixt men visade också en 3D NAND-skiva i sin monter, och företaget sa att ett 128 GB-chip kommer att vara i produktion i slutet av detta år och kommer i volym nästa år.

De flesta observatörer tror att mängden vertikalt NAND kommer att vara relativt litet de närmaste åren, med traditionell plan blixt som fortsätter att dominera marknaden, men att vertikala NAND kommer att bli en mycket större del av den icke-flyktiga minnesmarknaden mellan 2016 och 2018 Men vid den punkten bör andra alternativ för minne komma ut på marknaden.