Memoria flash en una encrucijada

Para los fabricantes de memoria flash, ahora puede ser el mejor y el peor de los tiempos. Por un lado, no solo estamos usando más y más memoria flash en nuestros teléfonos, tabletas y cada vez más en nuestras computadoras portátiles, sino que flash se ha convertido en una parte integral de la mayoría de los sistemas de centros de datos grandes, desde el almacenamiento hasta los servidores empresariales. Al mismo tiempo, la tecnología que ha permitido que la memoria flash se vuelva tan ubicua y que baje el precio tan rápidamente en los últimos años parece estar llegando a su fin.

Ambas tendencias se exhibieron en la Cumbre de Memoria Flash anual la semana pasada.

Quizás la gran noticia es cómo se está integrando el flash integrado en los sistemas empresariales. Durante mucho tiempo, hemos visto SSD, flash en el mismo factor de forma que los discos duros, mezclados con una cantidad mucho mayor de discos duros tradicionales, con software que proporciona "niveles" para colocar los datos más utilizados en los SSD más rápidos y los datos menos utilizados en unidades de ralentización. Ahora, estamos viendo algunos enfoques diferentes para los dispositivos de solo flash.

Por ejemplo, Jason Taylor de Facebook explicó en una nota clave cómo la compañía usa flash como caché en algunos sistemas, flash como almacenamiento primario en su base de datos y como alternativa RAM en algunos servidores de índice. Explicó que si necesita dos días de noticias, proviene de servidores totalmente RAM; Si necesita dos semanas de noticias, viene de flash.

Muchas compañías tienen alternativas a los SSD tradicionales, incluidos varios jugadores conocidos como Fusion-io y XtremIO, que fue adquirido por EMC. IBM anunció recientemente un servidor todo flash conocido como FlashAhead, basado en tecnología de Texas Memory Systems.

En el show, hubo varios enfoques interesantes. Por ejemplo, Skyera está creando una matriz todo flash basada en flash MLC, que generalmente contiene dos bits de datos en cada celda, por lo que es menos costosa pero no tan robusta como la celda de nivel único o flash SLC que se usa en muchos SSD empresariales. Usando su propio controlador, la compañía introdujo un gabinete de 1U conocido como skyEagle, que contiene hasta 500 TB y puede crear 5 millones de IOps (operaciones de entrada-salida por segundo) por $ 1.99 por GB formateado, un precio razonable para los arreglos de almacenamiento empresarial.

Todos mostraban SSD a nuevos y mejores precios. Samsung, que afirma ser el mayor vendedor de SSD, introdujo una nueva línea de consumo conocida como 840 EVO, que se traslada a la memoria TLC (celda de tres niveles) de 19 nm y ahora viene con 1 GB de caché DRAM. Está disponible en una variedad de tamaños, incluida una versión de 250 GB con un precio de lista de $ 189.99 y una versión de 1TB con un precio de lista de $ 649.99. Eso es mucho dinero para el almacenamiento del consumidor, pero está muy por debajo de $ 1 / GB, un movimiento bastante impresionante.

Algunas compañías tuvieron algunos giros innovadores sobre el problema. Micron mostró cómo se podía aprovechar el controlador en un SSD para acelerar las búsquedas en MySQL, reclamando el doble de rendimiento que los SSD estándar.

Hablando de SSD, la velocidad de los SSD empresariales está mejorando, con interfaces que se mueven de 6 Gbps a 12 Gbps. Y si bien los sistemas empresariales están buscando cada vez más soluciones como tarjetas PCIe llenas de almacenamiento flash, los SSD de los consumidores se están volviendo más pequeños, y muchas compañías, entre ellas Intel, hablan sobre el nuevo factor de forma m.2, que es mucho más pequeño que el disco duro tradicional de 2.5 pulgadas unidades de disco o incluso mSATA.

Todos los vendedores de discos duros están adquiriendo compañías con experiencia en flash y las utilizan para crear SSD y unidades híbridas, aquellas que incluyen medios magnéticos flash y giratorios. Western Digital adquirió el fabricante de software SSD VeloBit, y está en proceso de adquirir STEC, mientras que Seagate tiene participaciones en DensBits, que fabrica controladores, y Virident, que fabrica almacenamiento PCIe basado en Flash. El tercer fabricante restante de discos duros, Toshiba, es uno de los mayores fabricantes de almacenamiento flash.

Sin embargo, en el frente tecnológico, no todo fue tan optimista. Está bastante claro que la tecnología básica que la industria ha estado utilizando para hacer memoria flash, lo que se conoce como "puerta flotante NAND", parece estar llegando a su límite, y la mayoría de los fabricantes tienen problemas para crear versiones de trabajo por debajo de 16 nm a 19 nm. Hemos escuchado que la compuerta flotante NAND ha alcanzado sus límites antes, pero ahora la fabricación con geometrías más pequeñas parece ser muy difícil, especialmente debido a los retrasos en los equipos de litografía ultravioleta (EUV) adicionales.

La alternativa más común aquí es "NAND vertical", donde Samsung llamó mucho la atención con el lanzamiento del que debería ser el primer producto comercial, su flash 3D "V-NAND". En lugar de la NAND plana común con una puerta flotante para atrapar los electrones en la celda de memoria, esto usa múltiples capas de celdas de memoria, cada una de las cuales usa una película delgada llamada trampa de carga para almacenar los electrones. El diseño, los materiales y la estructura son muy diferentes.

El producto inicial V-NAND de Samsung, que ya está en producción, será un chip de 24 capas que almacena 128 Gbits, con el objetivo de que la compañía aumente esto a chips de 1 TB para 2017. Una de las grandes ventajas aquí es que utiliza litografía estándar (mayor de 30 nm, aunque Samsung no especificó un tamaño específico), por lo que no requiere herramientas EUV. Con el tiempo, esto debería crecer en densidad al aumentar el número de capas, en lugar de simplemente reducir el tamaño de la celda a través de la litografía.

Samsung mostró el primer SSD V-NAND, un disco SATA de 6 Gbps de 2.5 pulgadas disponible en capacidades de 480 GB y 960 GB, que según la compañía sería un 20 por ciento más rápido y usaría un 50 por ciento menos de energía que los SSD actuales.

Los otros fabricantes de flash no parecen estar muy lejos. Toshiba y SanDisk, que trabajan juntos en la producción flash, afirman que Toshiba realmente inventó la NAND vertical, pero está convencido de que por ahora sus soluciones de dos y tres bits "1Y" de próxima generación tendrán más sentido para el mercado. Micron e Intel, que también se asocian en memoria flash, dicen que tienen la experiencia para hacer 3D NAND, pero por ahora se están centrando en un flash plano más tradicional de 16 nm, ya que dicen que es más rentable. Pero Micron dijo que está trabajando en un chip de 256 Gb basado en 3D NAND. SK Hynix habló sobre su flash MLC NAND de 16 nm, pero también mostraba una oblea 3D NAND en su stand, y la compañía dijo que un chip de 128 Gb estará en producción a fines de este año y aumentará su volumen el próximo año.

La mayoría de los observadores piensan que la cantidad de NAND vertical será relativamente pequeña durante los próximos años, con el destello plano tradicional que seguirá dominando el mercado, pero esa NAND vertical se convertirá en una parte mucho mayor del mercado de memoria no volátil entre 2016 y 2018 Pero para ese punto, otras alternativas para la memoria deberían estar llegando al mercado.