X-NAND promete una memoria QLC que funciona a velocidades SLC

Rubén Castro, 12 agosto 2021

Hace una década aproximadamente, empezaron a llegar las unidades SSD de 32 GB y costaban cerca de 500 euros. Afortunadamente, a hoy en día se pueden encontrar unidades rápidas de 1 TB o incluso mayores por menos de 150 euros. Esta evolución ha llevado años de de I+D, los fabricantes de almacenamiento flash han metido más bits de datos en cada célula de memoria y han encajado el mayor número posible de estas células en un chip NAND.

Las primeras unidades SSD de consumo eran unidades de celdas de un solo nivel (SLC), lo que significa que podían almacenar 1 bit de datos por celda, pero las unidades de consumo típicas de hoy en día integran celdas de triple nivel (TLC) y de cuádruple nivel (QLC), lo que significa que pueden almacenar 3 bits y 4 bits por celda, respectivamente. Incluso se está trabajando en una NAND PLC de 5 bits, pero no llegará hasta dentro de un tiempo, como muy pronto en 2025.

Tipos de memorias SSD: SLC, MLC, TLC, QLC... ¿cuál es mejor?

Muchos ya sabréis que la NAND SLC ofrece una mayor velocidad de escritura y una mayor resistencia, pero puede resultar bastante cara, mientras que las NAND TLC y QLC son una forma más rentable de construir unidades de alta capacidad. Por otro lado, las NAND TLC y QLC son comparativamente más lentas, por lo que los fabricantes han tenido que emplear varios trucos (cachés DRAM y SLC) para conseguir un buen rendimiento de lectura y escritura, así como niveles de resistencia aceptables para el uso típico en un entorno personal, educativo o empresarial.

Sin embargo, ahora la empresa Neo Semiconductor afirma tener una solución a este problema con la tecnología X-NAND. La tecnología se anunció por primera vez en la Cumbre de la Memoria Flash del año pasado, pero pasó desapercibida hasta este mes, cuando se aprobaron oficialmente dos patentes.

X-NAND es un enfoque diferente del diseño de la memoria NAND. En pocas palabras, el objetivo de X-NAND es ofrecer las ventajas de rendimiento de la NAND SLC y la densidad de almacenamiento de la NAND de celdas multinivel (MLC) en un solo paquete.

En comparación con los diseños convencionales de celdas multinivel, la X-NAND reduce el tamaño del buffer de la matriz flash en un 94%, lo que permitiría a los fabricantes aumentar el número de planos de 2 a 4 a entre 16 y 64 planos por matriz. Esto permite una mayor paralelización de las lecturas y escrituras en una matriz NAND y, a su vez, podría conducir a un mayor rendimiento incluso para la NAND SLC.

En comparación con la QLC, la X-NAND permitiría -al menos en teoría- realizar lecturas secuenciales 27 veces más rápidas, escrituras secuenciales 15 veces más rápidas y una velocidad de lectura/escritura aleatoria 3 veces superior a la de la tecnología anterior. Al mismo tiempo, la nueva tecnología da lugar a una matriz NAND más pequeña con menores necesidades de energía, lo que mantendría los costes de fabricación igual que con QLC. La resistencia es una historia más complicada, aunque la compañía dice que TLC y QLC podrían ver una mejora.

Hay que tener en cuenta que se trata de estimaciones de rendimiento, por lo que sólo estamos viendo las posibles mejoras de los diseños NAND convencionales. Aun así, dado que las unidades SSD TLC y QLC están llamadas a convertirse en las tecnologías de almacenamiento flash más adoptadas en los mercados empresarial, de escritorio y móvil, es bueno ver que las empresas presentan soluciones para los mayores retos de TLC y QLC, que son el rendimiento de escritura y la resistencia.

En la actualidad, Neo Semiconductor está tratando de forjar asociaciones con fabricantes de NAND como Samsung, Intel, Micron, Kioxia, Western Digital y SK Hynix para implementar su IP en sus diseños, que incluye 22 patentes hasta el momento. Si está interesado en profundizar en la X-NAND, puede encontrar uno aquí.