在為期三天的 2020 年虛擬閃存峰會期間，NEO 半導體首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人許志安（Andy Hsu）進行了詳細的演講，介紹了該公司全新 X-NAND 閃存架構(gòu)，該架構(gòu)有望將 SLC 閃存的速度與 QLC 的密度和低價格相結(jié)合。

NEO Semiconductor 于 2012 年在加利福尼亞州圣何塞成立，并擁有 20 項與存儲器相關(guān)的專利。該公司于 2018 年首次公開了其 X-NAND 技術(shù)，作為面向 AI 和 5G 新興市場的存儲解決方案，他們現(xiàn)在已經(jīng)分享關(guān)于該技術(shù)的更多細節(jié)。

▲ 圖源 Tom‘s Hardware ，下同

X-NAND 承諾將提供頂級性能：該公司聲稱其隨機讀取和寫入工作量比 QLC 閃存快 3 倍，并且在順序讀取和寫入工作量方面分別超出 27 倍 / 14 倍（請參見上圖）。

這是通過更小的裸片實現(xiàn)的，該裸片的尺寸約為 16 平面設計的尺寸的 37%（見下圖）。這里可以靈活制定，可以根據(jù)需要的速度減小芯片尺寸。

盡管如此，X-NAND 仍在較小的外形尺寸下提供了較高的并行度，就像在智能手機或 M.2 驅(qū)動硬盤中那樣。該公司還聲稱，可以在不影響耐用性或成本的情況下實現(xiàn)這一目標，而且消耗的功率非常少。

隨著 NAND 市場轉(zhuǎn)向價格更便宜但速度更慢的閃存以提高密度（例如，從 3 位 TLC 到 4 位 QLC），性能和耐用性從本質(zhì)有所降低，且讀取和寫入延遲增加，這可能會降低順序?qū)懭胄阅?。這對于數(shù)據(jù)中心和 NAS 應用程序影響極大。

而消費級的 QLC 硬盤嚴重依賴 SLC 緩存，該緩存由部分以單位模式運行的本地閃存組成。但是，在企業(yè)工作負載中很難有足夠的時間讓你將寫入數(shù)據(jù)從 SLC 緩沖區(qū)遷移到主 QLC 存儲中。

取而代之的是，X-NAND 通過同時進行 SLC 和 QLC 寫入模式（請參見下圖），為閃存提供了一種保持 SLC 性能的方法。

他指出，高密度閃存正以極快的速度增長，理由是（西數(shù)） Western Digital 到 2024 年將有 50% 的 QLC 份額。

他對 X-NAND 的目標是確保它使用傳統(tǒng)的 NAND 工藝，至少沒有結(jié)構(gòu)上的變化，因此不會有額外的成本，以當前的 NAND 為基礎(chǔ)，采用快速采樣作為解決方案進行開發(fā)。

該策略旨在加速 QLC 的應用，特別是對于數(shù)據(jù)中心，因為 flash 的性能不再遠遠落后于 I/O 速度。此外，X-NAND 編程和擦除策略的設計，以大幅提高耐用性，使其壽命超過 QLC 閃存 （見下圖）。

X-NAND 通過將每個平面的 16KB 頁面緩沖區(qū)變?yōu)槊總€平面的 1KB 頁面緩沖區(qū)來實現(xiàn)這些特性，但平面的大小可以做到 16 倍。

一個平面（plane）是閃存的最小單位，每個閃存 die 有一個或多個平面。頁緩沖區(qū)在總線和閃存之間保存?zhèn)鬏斨械臄?shù)據(jù)，比如讀寫數(shù)據(jù)。閃速模被分割成包含位線或單元串的平面 （見上圖），因此平面分割可以減少位線的長度，這有助于提高性能。

而當 X-NAND 在讀取或驗證程序時，可通過屏蔽相鄰位線以減少相應的建立時間 （見下圖），這進一步增強了這種技術(shù)，使得寫入性能提高。

X-NAND 有六個主要特性 ： 多位行寫、多平面 QLC 編程、程序掛起、多 bl 讀取、單鎖存 QLC 讀取，以及前面提到的 SLC/QLC 并行編程。根據(jù)實現(xiàn)的不同，這可以極大地提高程序吞吐量，因為可以在編程序列中使用多個平面。

使用多個存儲單位可允許同時進行 SLC 和 QLC 編程，確保 SLC 頁面永遠不會滿，同時數(shù)據(jù)可以以 SLC 速度編程到 QLC 頁面。程序可疑功能將允許使用內(nèi)部共享的頁間緩沖區(qū)數(shù)據(jù)線或 I/O 總線來盡可能減少延遲。通過使用平面鎖存每個位線的讀取來改進讀取，并由于高電容而得以用非破壞性的方式像 DRAM 一樣刷新數(shù)據(jù)。

IT之家提醒，雖然愿景很美好，但該技術(shù)到實現(xiàn)可能仍需要不短的時間。

責任編輯：PSY