ЖУРНАЛ СТА 3/2019

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ФЛЭШ-ПАМЯТЬ В связи с бурным развитием техноло- гий связи 5G, Интернета вещей (IoT), искусственного интеллекта (AI) и пери- ферийных вычислений рынок про- мышленных устройств находится на не- бывалом подъёме. Но названные техно- логии требуют всё больше места для хранения данных. При этом ни один производитель не хочет жертвовать вы- сокой надёжностью, производитель- ностью или широким температурным диапазоном. Новое поколение решений промышленного класса для хранения данных компании Apacer базируется на технологии 3D NAND Flash, обеспечи- вающей бо́льшую ёмкость и производи- тельность. Сама по себе технология 3D NAND уже не является новинкой, поскольку присутствует и продолжает лидировать на рынке флэш-памяти с 2016 года. Од- нако продукция компании Apacer выде- ляется среди аналогичных решений тем, что серийные устройства NAND Flash по-настоящему надёжны. После многолетнего сотрудничества с Toshiba и тщательного тестирования инженера- ми по исследованиям и разработкам компания Apacer официально пред- ставила свою серию высокотемператур- ных 3D NAND Flash промышленного класса. В продуктах NAND Flash от Apacer используются интегральные схемы Toshiba в конфигурациях 2D SLC (од- ноуровневая архитектура), 2D MLC (многоуровневая архитектура), а благо- даря тесному сотрудничеству Apacer с Toshiba в четвёртом квартале 2018 года была официально запущена новая се- рия твердотельных накопителей на базе 64-слойной технологии NAND Flash 3D TLC (трёхуровневая архитектура, част- ный случай многоуровневой). Инженеры Apacer сравнивают пере- ход от 2D SLC или MLC к 3D TLC с пе- реходом в строительстве от одноэтаж- ных домов к небоскрёбам. Вертикаль- ная конструкция технологии 3DNAND нейтрализует взаимное влияние сосед- них ячеек памяти, вызванное малыми расстояниями между ними, обуслов- ленными технологией 2D NAND. Это обеспечивает превосходные удельную ёмкость и надёжность, а также снижает энергопотребление (рис. 1). Тем не менее, 3DNAND в общем слу- чае имеет и недостатки по сравнению с 2D NAND, такие как худшая надёж- ность, меньшее число циклов перезапи- си (P/E – Program/Erase) и более скром- ные диапазоны рабочих температур. В борьбе за лучшие показатели Apacer продолжает использовать только мик- росхемы Toshiba, обеспечивающие впе- чатляющее общее количество циклов P/E (3000) и поддерживающие работу в диапазоне температур –40…+85°C. Кро- ме того, компания Apacer разработала различные варианты встроенного про- граммного обеспечения и технологий, которые, как ожидается, продлят срок службы решений 3D NAND. О ПОЛЬЗЕ ИЗБЫТОЧНОСТИ В своих последних решениях 3D NAND SSD с целью обеспечения луч- шей долговечности и производительно- сти случайного чтения/записи Apacer иcпользует технологию избыточного вы- деления ресурсов (OP – Over-provisio- ning). При сравнении поддерживающих технологию OP устройств с теми, кото- рые её не поддерживают, полезными контрольными показателями являются индикатор эффективности записи (WAI), количество операций чтения/за- писи в секунду (IOPS) и эффективность операции «сборки мусора» (GC). С точки зрения индикатора WAI, ис- пользование OP в изделии ёмкостью 128 Гбайт может снизить WAI с 1,68 до 1,47, а WAI для продуктов 256 Гбайт на базе OP снизится ещё больше – на 25%. Что касается определения IOPS, SSD сначала записывается до полного заполнения в течение примерно 500 ми- нут, а затем начинается период жёсткого тестирования. SSD с OP в этих условиях может достигать средней скорости IOPS 3700, в то время как для изделий без OP она будет ближе к 2000. Тест GC также показал, что SSD с OP имеет эффектив- ность фоновой обработки примерно на 65% лучше, чем SSD без ОР (рис. 2). Память битом не испортишь Инженеры компании Apacer проделали огромную исследовательскую работу, в результате которой им удалось создать комплексное решение для приложений, особо критичных к надёжности хранения данных. В статье рассказано об особенностях твердотельных накопителей промышленного класса производства Apacer, выделяющих эти устройства из числа аналогов. СТА 3/2019 86 www.cta.ru 2D NAND 3D NAND Интерференция, вызывающая ошибки чтения/записи 30 нм 10 нм 20 нм Рис. 1. Сравнение технологий 2D и 3D NAND