メーカーは3DNANDフラッシュのさらなる進歩を推進しています

世界のストレージ市場では、NANDフラッシュの需要が高まっています。このテクノロジーは、今日のフラッシュコントローラーの機能だけでなく、特に3DNANDアーキテクチャーを通じて多くの開発を通じて満たされてきました。産業用モノのインターネット（IIoT）、スマートファクトリー、自動運転車、およびその他のデータ集約型アプリケーションが引き続き勢いを増しているため、これらの要求の厳しいアプリケーションのデータストレージ要件はますます厳しくなっています。

HyperstoneのマーケティングコミュニケーションマネージャーであるLenaHarmanはインタビューで、3DNANDフラッシュが大きな前進を遂げていることを認めました。新しいメモリテクノロジーは、近年大きな進歩を遂げており、SSDで使用されている確立された2DNANDメモリテクノロジーに代わる興味深い選択肢を提供します。

「NANDフラッシュストレージは、グローバルレベルでデータストレージを引き継いでいます」とHarman氏は述べています。 「それは私たちの未来を支配し、新しい開発を推進し、過去20年間で力強い成長を遂げてきました。より大容量への絶え間ない需要は、NANDフラッシュメーカーに影響を与え、セルごとにより多くのビットを格納できるようにプロセスを最適化し、機能サイズを縮小しています。現在、いくつかの課題を軽減する3Dアーキテクチャがあります。 NANDフラッシュには「頭脳がなく、固有の欠陥があるため、データ転送に伴うすべての複雑さを管理するためにフラッシュメモリコントローラーが必要です。」

フラッシュメモリコントローラは、ホストインターフェイス（システムに接続されている）からNANDフラッシュへのデータ通信に関して、仲介者/データ管理システムとして機能します。インターフェイス/フォームファクタに応じて、フラッシュコントローラが適切に機能するために設計で考慮しなければならないさまざまなプロトコルがあります。そのため、さまざまなインターフェイス（USB、SATA、CF PATA、SDなど）用にさまざまなコントローラを開発しています。

3Dテクノロジー：フローティングゲートとチャージトラップテクノロジー

2D NANDフラッシュテクノロジーは、高速アクセス時間、低遅延、低消費電力、堅牢性、およびスモールフォームファクタを備えています。このような主要な技術的進歩は、構造の小型化を通じてコストを削減することを目的としています。ただし、15 nmで制限に達すると、データの読み出し中のエラー、堅牢性とデータの整合性の低下という点で新たな課題が発生します。したがって、イノベーションは3次元NANDフラッシュ（3D NAND）の方向に進んでおり、セルあたりのビット数が増加しています。 3D NANDフラッシュメモリでは、フラッシュセルの複数の層が積み重ねられています。

3DNANDフラッシュ

3D NANDメモリテクノロジは、サプライヤと顧客の両方に多くの利点を提供します。より高いメモリ密度により、フラッシュメモリサプライヤは同じ歩留まりでシリコンウェーハに大容量でより多くのギガバイトのデバイスを製造できます。 3D NANDは、多層シリコン切断、メモリセルのスタックによる密度の向上、隣接するセルからの干渉を減らすことでセルが各層にまたがることを可能にするフラッシュデータストレージテクノロジーです。 3D NANDの製造プロセスも、同じ材料を使用しますが、わずかな変更を加えて単純なNANDを製造するため、他の代替技術よりも複雑ではありません。現在までに、フローティングゲートとチャージトラッピングの2つのアプローチが標準になっています。

フローティングゲート方式では、チャネルとコントロールゲートの間にある電気的に絶縁されたフローティングゲートを介して電荷が蓄積されます。電荷トラップアーキテクチャでは、電荷は窒化ケイ素の層で構成されるトラップセンター内に保持されます。

使用するテクノロジーがチャージトラップかフローティングゲートかに関係なく、特定のホストシステムからNANDフラッシュに送信されるデータは、フラッシュメモリコントローラーで管理する必要があります。これが、信頼性の高いコントローラーがパフォーマンスシステムの不可欠な部分である理由です。 3Dアーキテクチャは高密度フラッシュへの道を歩みましたが、このテクノロジーに基づくストレージアプリケーションでは、ハイエンドコントローラーを介してのみ達成可能なより高いレベルの信頼性とデータ保持に対する需要が高まっています。最終的に、フラッシュメモリコントローラーの選択は、より多くの耐久性と寿命を達成するための鍵となります。

現在の3Dアーキテクチャは、最大176のレイヤーを使用します。現在のところ、層の数に厳密な物理的制限はないようですが、これをはるかに超えるには、さまざまな開発方法を組み合わせて3D型を積み重ねる必要があります。過去10年間の3Dアーキテクチャの開発により、大容量のフラッシュドライブが世界規模でより実現可能になりました。このテクノロジーは、パフォーマンス、寿命、および高密度セル（TLC、QLC）の信頼性を高める能力に多くの利点をもたらしましたが、複雑で非常に高価な製造プロセスとも組み合わされています。

フラッシュコントローラー

コントローラは、標準インターフェイスを使用してホストとNANDフラッシュ間のインターフェイスを提供しますが、物理コネクタに必要なコストとスペースはありません。 Hyperstone U9ファミリーのフラッシュメモリコントローラーは、提供されているファームウェアとともに、USB 3.1 SuperSpeed 5 Gbpsインターフェイスを備えたホストシステムと互換性のある、産業用、高耐久性、堅牢なフラッシュメモリドライブまたはモジュール向けの使いやすいターンキーソリューションを提供します。 Hyperstoneメモリコントローラーのエラー訂正機能は、FlashXE（eXtended Endurance）と呼ばれる独自のテクノロジーを備えています。

FlashXEは、Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）コードに基づくエラー訂正を実装します。また、コントローラーには、LDPC（Low Density）に匹敵する最先端のエラー訂正を提供するGeneralized Concatenated Codes（GCC）を使用する補助エラー訂正モジュールもあります。パリティコード）。ソリッドステートドライブがディスクリートコンポーネントを使用してホストPCBに直接実装されている場合、このアプローチはDisk on Board（DoB）と呼ばれます。 DoBアプローチは、深く埋め込まれたストレージに最適です。また、他の使用シナリオで魅力的なものにする多くの利点があります。完成品の代わりに個別のコンポーネントを使用すると、総コストが削減され、部品表（BoM）をメーカーが完全に管理できるようになります。

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