3D NAND 플래시의 추가 발전을 주도하는 제조업체

글로벌 스토리지 시장은 NAND 플래시에 대한 수요 증가를 목격하고 있습니다. 이 기술은 오늘날 플래시 컨트롤러의 기능뿐만 아니라 특히 3D NAND 아키텍처를 통해 많은 개발을 통해 충족되었습니다. IIoT(산업용 사물 인터넷), 스마트 공장, 자율 주행 차량 및 기타 데이터 집약적 애플리케이션이 계속해서 주목을 받으면서 이러한 까다로운 애플리케이션에 대한 데이터 스토리지 요구 사항이 더욱 까다로워지고 있습니다.

인터뷰에서 Hyperstone의 마케팅 커뮤니케이션 관리자인 Lena Harman은 3D NAND 플래시가 큰 발전을 이루고 있음을 인정했습니다. 새로운 메모리 기술은 최근 몇 년 동안 엄청난 발전을 이루었으며 SSD에 사용되는 기존의 2D NAND 메모리 기술에 대한 흥미로운 대안을 제공합니다.

Harman은 “NAND 플래시 스토리지는 글로벌 수준에서 데이터 스토리지를 인수하고 있습니다. “그것은 우리의 미래를 지배하고 있으며, 새로운 발전을 주도하고 있으며 지난 20년 동안 강력한 성장을 이루었습니다. 더 높은 용량에 대한 끊임없는 요구로 인해 NAND 플래시 제조업체는 프로세스를 최적화하여 셀당 더 많은 비트를 저장하고 기능 크기를 줄일 수 있었습니다. 현재 우리는 몇 가지 문제를 완화하는 3D 아키텍처를 보유하고 있습니다. NAND 플래시에는 '뇌가 없고 결함이 내재되어 있기 때문에 데이터 전송과 관련된 모든 복잡성을 관리하기 위해 플래시 메모리 컨트롤러가 필요한 이유입니다.'

플래시 메모리 컨트롤러는 호스트 인터페이스(시스템에 연결된)에서 NAND 플래시로 데이터를 통신할 때 중개자/데이터 관리 시스템 역할을 합니다. 인터페이스/폼 팩터에 따라 플래시 컨트롤러가 제대로 작동할 수 있도록 설계 시 고려해야 하는 다양한 프로토콜이 있습니다. 이것이 우리가 다양한 인터페이스(예:USB, SATA, CF PATA, SD)에 대해 다양한 컨트롤러를 개발하는 이유입니다.

3D 기술:플로팅 게이트 대 전하 트랩 기술

2D NAND 플래시 기술은 빠른 액세스 시간, 짧은 대기 시간, 낮은 전력 소비, 견고성 및 작은 폼 팩터를 제공합니다. 이러한 주요 기술 발전은 구조적 소형화를 통한 비용 절감을 목표로 합니다. 그러나 15nm에 도달한 한계는 데이터 판독 중 오류와 견고성 및 데이터 무결성 감소 측면에서 새로운 문제를 야기했습니다. 이에 따라 3차원 낸드플래시(3D 낸드) 방향으로 혁신이 진행되고 있으며, 셀당 비트 수를 늘리고 있다. 3D 낸드 플래시 메모리는 여러 겹의 플래시 셀이 적층되어 있습니다.

3D 낸드 플래시

3D NAND 메모리 기술은 공급업체와 고객 모두에게 수많은 이점을 제공합니다. 더 높은 메모리 밀도는 플래시 메모리 공급업체가 동일한 수율로 실리콘 웨이퍼에서 더 큰 용량과 더 많은 기가바이트를 가진 장치를 생산할 수 있도록 보장합니다. 3D NAND는 다층 실리콘 절단, 메모리 셀을 적층하여 밀도를 높이고 인접 셀의 간섭을 줄여 셀이 각 레이어에 걸쳐 있도록 하는 플래시 데이터 저장 기술입니다. 3D 낸드의 생산 공정은 동일한 재료를 사용하지만 간단한 낸드를 생산하기 위해 약간의 수정을 가하기 때문에 다른 대체 기술보다 덜 복잡합니다. 현재까지 플로팅 게이트와 전하 트래핑의 두 가지 접근 방식이 표준이 되었습니다.

플로팅 게이트 방식을 사용하면 채널과 제어 게이트 사이에 위치한 전기적으로 절연된 플로팅 게이트를 통해 전하가 저장됩니다. 전하 트래핑 아키텍처에서 전하는 실리콘 질화물 층으로 구성된 트래핑 센터 내에 유지됩니다.

사용된 기술이 차지 트랩이든 플로팅 게이트이든 상관없이 주어진 호스트 시스템에서 NAND 플래시로 전송되는 데이터는 플래시 메모리 컨트롤러에서 관리해야 합니다. 이것이 바로 신뢰성이 높은 컨트롤러가 고성능 시스템의 필수적인 부분인 이유입니다. 3D 아키텍처는 고밀도 플래시의 길을 제시했지만 이 기술을 기반으로 하는 스토리지 애플리케이션은 이제 고급 컨트롤러를 통해서만 달성할 수 있는 더 높은 수준의 안정성과 데이터 보존에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 궁극적으로 플래시 메모리 컨트롤러의 선택은 내구성과 수명을 늘리는 데 중요합니다.

현재 3D 아키텍처는 최대 176개의 레이어를 사용합니다. 현재 레이어 수에 대한 엄격한 물리적 제한은 없는 것으로 보이지만 이보다 훨씬 더 나아가려면 서로 다른 개발 방법을 결합하여 3D 금형을 서로 겹쳐야 할 수 있습니다. 지난 10년 동안 3D 아키텍처가 발전하면서 전 세계적으로 대용량 플래시 드라이브를 보다 쉽게 ​​사용할 수 있게 되었습니다. 이 기술은 성능, 수명 및 고밀도 셀(TLC, QLC)을 보다 안정적으로 만드는 능력에서 많은 이점을 가져왔지만 복잡하고 엄청나게 비싼 제조 공정과 결합되었습니다.

플래시 컨트롤러

컨트롤러는 표준 인터페이스를 사용하여 호스트와 NAND 플래시 간의 인터페이스를 제공하지만 물리적 커넥터에 필요한 비용과 공간은 없습니다. Hyperstone U9 플래시 메모리 컨트롤러 제품군은 제공된 펌웨어와 함께 USB 3.1 SuperSpeed ​​5Gbps 인터페이스가 있는 호스트 시스템과 호환되는 산업용, 높은 내구성 및 견고한 플래시 메모리 드라이브 또는 모듈을 위한 사용하기 쉬운 턴키 솔루션을 제공합니다. Hyperstone 메모리 컨트롤러의 오류 수정 기능에는 FlashXE(eXtended Endurance)라는 독점 기술이 있습니다.

FlashXE는 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) 코드를 기반으로 오류 수정을 구현하고 컨트롤러에는 LDPC(Low Density 패리티 코드). 솔리드 스테이트 드라이브가 호스트 PCB에서 직접 개별 구성 요소로 구현되는 경우 이 접근 방식을 DoB(디스크 온보드)라고 합니다. DoB 접근 방식은 딥 임베디드 스토리지에 이상적입니다. 또한 다른 사용 시나리오에서 매력적으로 만드는 많은 장점이 있습니다. 완제품 대신 개별 부품을 사용하면 총 비용이 절감되고 제조업체는 BOM(Bill of Material)을 완전히 제어할 수 있습니다.

>> 이 기사는 원래 다음 날짜에 게시되었습니다. 자매 사이트인 EE Times Europe.