相较于TLC,QLC技术由于存储密度更高、成本更低已经在诸多领域中得到广泛应用。然而,QLC技术的局限性也十分明显,寿命和性能问题自然首当其冲。
针对用户关心的寿命问题,各大厂商已经通过算法进行了优化。此前就有报道称,IBM已经将QLC闪存的寿命提升到了MLC的水准,英特尔也表示如今的QLC闪存已经在平均故障间隔时间、平均温度、质保寿命、不可修复错误率(UBER)、数据持久性等质量与可靠性指标上看齐TLC。
那么,至于性能提升,一家名为NEO SEMICONDUCTOR的初创企业通过架构优化,使QLC 3D NAND读写性能得以比肩SLC,并将该新型架构称之为X-NAND。
X-NAND新型架构:在不增加Die size前提下,增加页面缓冲层数量,提升读写带宽
从TLC过渡到QLC,单位成本下降的同时存储密度提升了33%,然而,产品的读写性能却逐渐下降,这也导致QLC产品在人工智能、深度学习等领域应用受限。
图片来源:NEO SEMICONDUCTOR
在NAND Flash架构中,plane数量的提升能够有效提升读写带宽,进而提升器件性能。然而,每一层plane的位元线必须和页面缓冲层保持连接,如此一来,在当前NAND flash结构中,页面缓冲层数量的增加将大幅提升NAND Flash的Die size尺寸。
在如今传统的NAND架构中,需要16KB的页面缓冲区连接到每个plane 16KB的位元线来执行读写操作,因此NAND Flash的读写性能主要受限于页面缓冲层的数量。而X-NAND架构是将一个16KB页面缓冲层分拆成16个1KB(或更多)的页面缓冲层,进而可以同时控制16个或更多plane的位元线。
图片来源:NEO SEMICONDUCTOR
性能比肩SLC:X-NAND新架构使QLC随机读写性能提升3倍,顺序读写性能分别提升27、14倍
根据上述介绍,可以得知,X-NAND新型架构能够将plane数量提高至16倍,进而在不增加Die size的前提下,将读、写带宽提升16倍。另外,该结构也将每个plane的位元线长度缩短至1/16,因此位元线电容和RC延迟也进一步缩小,大大提升器件的读、写速度。
相较于现有QLC架构,X-NAND架构的随机读、写性能提升3倍,顺序读、写性能分别提升27、14倍。
图片来源:NEO SEMICONDUCTOR
相较于SLC,X-NAND架构的随机读取、写入速度分别达到SLC随机读取、写入速度的80%和40%;顺序读取、写入速度分别是SLC顺序读取、写入速度的7倍、2倍。而在成本上,QLC仅是SLC成本的四分之一。
图片来源:NEO SEMICONDUCTOR
X-NAND架构纯粹是一个设计解决方案,理论来讲,所有NAND Flash制造商在现有制造工艺上都能导入该架构,相对风险、成本都较低,验证时间也相对较短。
另外,由于X-NAND使QLC产品兼具QLC密度和SLC性能,也解决了传统NAND Flash SLC缓存耗尽之后直接输入QLC导致掉速的问题,从这个角度看,X-NAND为写入密集型的数据中心和NAS应用提供了较好的解决方案。
存储原厂 |
三星电子 | 74400 | KRW | +0.13% |
SK海力士 | 174000 | KRW | +0.17% |
美光科技 | 96.240 | USD | +0.70% |
英特尔 | 22.040 | USD | +9.49% |
西部数据 | 65.590 | USD | +4.06% |
南亚科 | 51.6 | TWD | -2.09% |
华邦电子 | 23.7 | TWD | -1.46% |
主控厂商 |
群联电子 | 521 | TWD | -2.07% |
慧荣科技 | 63.570 | USD | +1.00% |
美满科技 | 76.240 | USD | +9.16% |
点序 | 62.5 | TWD | 0% |
国科微 | 44.58 | CNY | -4.56% |
品牌/模组 |
江波龙 | 69.29 | CNY | -5.60% |
希捷科技 | 99.550 | USD | +2.06% |
宜鼎国际 | 295.5 | TWD | +0.68% |
创见资讯 | 103 | TWD | -0.48% |
威刚科技 | 93.2 | TWD | -1.48% |
世迈科技 | 20.720 | USD | +1.12% |
朗科科技 | 16.40 | CNY | -4.98% |
佰维存储 | 43.08 | CNY | -4.69% |
德明利 | 70.04 | CNY | -7.05% |
大为股份 | 9.24 | CNY | -1.18% |
封测厂商 |
华泰电子 | 41.6 | TWD | -0.83% |
力成 | 145 | TWD | -0.34% |
长电科技 | 31.03 | CNY | -4.96% |
日月光 | 153 | TWD | -0.33% |
通富微电 | 18.99 | CNY | -4.57% |
华天科技 | 7.78 | CNY | -2.38% |
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