В современном мире – большое значение имеют накопители информации, такие как жесткие диски, SSD диски, флэшки, а также SD карты. За 20 лет человечество шагнуло в производстве таких накопителей, далеко в перед увеличив в 1000 раз их эффективность в столь короткий срок. Но как ученым удалось этого достичь ?
Начнем с истории . Secure Digital Memory Card (SD) — формат карт памяти (флэш-память), разработанный SD Association (SDA) для использования в портативных устройствах. В 1990-х годах появились карты памяти меньших форматов, чем PC Card, в том числе CompactFlash, SmartMedia и Miniature Card. Потребность в меньших картах для мобильных телефонов, КПК и компактных цифровых фотоаппаратов создала тенденцию, по которой всякий раз предыдущее поколение «компактных» карт выглядело крупным.
Изначально было 2 ветви развития хранилищ данных для SD крат NOR и NAND
. NOR строение имеет доступ к каждой ячейке CFT из за чего ее размеры гораздо больше чем у NARD чье строение соединяет ячейки CFT последовательно из за чего удалось значительно уменьшить конструкцию что позволило поместить на NAND чипе в 16 раз больше информации , а так же быстрее считывать и записывать большие массивы данных и за операций с группой ячеек вместо операций с каждой ячейкой по отдельности как в NOR памяти , конечно NOR может использоваться в своем специфическом круге задач , например для беспорядочного считывания и записывания небольших количеств данных , но для быстродействия и компактности для дальнейшего развития была выбрана NAND память.
Сначала ячейки NAND укладывали столбцами горизонтально получая однослойную плоскую структуру (2 D NAND) но такой способ уперся в физический потолок в 14 – 15 нанометров, меньше уже не позволяли законы физики. Решением данной проблемы стало постановка 2D NAND массива вертикально получив тем самым 3D NAND, теперь данные считывались не с 1 слоя, а сразу с нескольких что позволило уплотнить структуру, сделать ее меньше , а также благодаря данному техническому решению скорость чтения и записи выросла в 2 раза , тем самым снизив и энергопотребления в 2 раза .
Первый 3D NAND чип состоял из 24 слоев, но уже в наши дни минимум 128 и в основном используются чипы с 256 слоями, в будущем же собираются перейти на чипы с 512 слоями что позволит увеличить объем хранимой информации до 12 терабайт
Уже сейчас SD карточки на телефоне могут хранить терабайты информации, но уперлись ли мы в потолок? На самом деле мы можем не только увеличивать количество слоев, но и количество данных хранимых в 1 CFT ячейке, есть 4 типа таких ячеек
Так же Intel готовит новый тип BLC с 5 битами информации в себе, но тут не все так просто, казалось бы, чем больше-тем лучше, но нет чем больше бит в ячейке, тем она медленней работает, и тем менее она надежна. Золотым же стандартам на данный момент является TLC по соотношении цены, качества, эффективности и надежности она лидирует по использованию среди пользовательских устройств. QLC же более дешевый вариант который используется если не надо часто перезаписывать большое количество данных.
Заключение
За столь короткое время человечество достигло увеличение хранимой
информации в тысячи раз , при уменьшении самих носителей . Можно сказать , что быстрое улучшение хранителей информации произошло за счет принятия нескольких ключевых решений :
- Использование NAND памяти вместо NOR
- Изобретение 3D NAND и замена ей 2D NAND памяти
- Увеличение количества слоев в 3D NAND памяти
- Увеличение хранимых данных в 1 CFT ячейке
Но и это не предел совершенства , возможно в скором времени мы увидим новые технические решения способные еще улучшить текущие носители информации .